模拟降雨条件下工程堆积体产流产沙特征研究.pdf

《模拟降雨条件下工程堆积体产流产沙特征研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、泥沙研究2015年8月JournalofSedimentResearch第4期文章编号：0468-155X(2015)04-0074—07模拟降雨条件下工程堆积体产流产沙特征研究王雪松，谢永生，陈曦，田飞。(1．西北农林科技大学水土保持研究所，陕西杨凌712100；2．中国科学院水利部水土保持研究所，陕西杨凌712100；3．西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌712100)摘要：试验选取江西红壤为研究对象，设计四种降雨强度(I．0、1．5、2．0、2．5mm／min)与四种砾石含量百分数(O％、10％、20％、30％)相组合，在室内通过降雨试验对坡顶平台有车碾压堆积体在降雨过程中的流

2、速、径流含沙量和侵蚀速率的变化规律进行了研究。结果表明：堆积体坡面径流流速在整个降雨过程中大体上处于稳定波动状态，是降雨强度和砾石含量共同作用的结果，并得到了流速与降雨强度和砾石含量的关系式；径流含沙量随时间变化曲线可被描述为“先增大一再小幅度减小一再稳定一再急剧减小一最后小幅度上升”的趋势，同时分析得到了坡顶平台有车碾压堆积体出现二次侵蚀的临界时间为降雨后48min左右；侵蚀速率随着降雨强度和砾石含量的增大均会增大，拟合了侵蚀速率与降雨强度和砾石含量的关系式。关键词：模拟降雨；流速；砾石含沙量；侵蚀速率中图分类号：S157．1文献标识码：ADOI：10．16239／j．cnki．046

3、8—155x．2015．04．012工程堆积体是指人们在生产建设过程中倾倒、堆置而成的一种弃土弃渣堆积形态。相对于原生土壤下垫面而言，工程堆积体的表面物质较松散，土壤结构也在搬运堆积过程中遭到破坏。随着我国开发力度的逐渐增大，在生产建设过程中工程堆积体的水土流失状况Et益受到人们的关注，并得出了大量的试验成果]。然而所得到的成果中，大多是以人工填装土槽的方式来模拟生产建设项目中某个侵蚀面而获得的。根据赵暄对野外弃土堆积体形态的调查，在室内模拟真实的堆积体来探讨水土流失规律也是十分有必要的。已有相关学者将重壤质的杨凌土作为试验材料在室内进行了堆积形态仿真模拟的人工降雨试验，并得到了不同堆积

4、形态之问的水土流失规律。但是由于南方红壤与北方黄土在性质上有着很大的差异性，这也必然导致侵蚀规律有所不同¨；同时砾石含量的不同也能通过改变土壤物理性质来影响坡面侵蚀，因此研究某个特定堆积形态下不同砾石含量的堆积体在不同降雨强度下的侵蚀规律对深入认识堆积体的流失机理是十分必要的。本文以赣北红土为试验材料，以坡顶平台有车碾压为堆积形态，在室内通过人工降雨对不同砾石含量的堆积体在不同降雨条件下的流速、径流含沙量和侵蚀速率随降雨历时变化的情况进行分析。l材料与方法1．1试验平台及堆积体形态试验所使用的试验平台是一尺寸为2．5m×3．0m的长方形钢制观测平台。堆积体形态选取赵收稿日期：2014—0

5、8—04基金项目：水利部公益性行业科研专项(201201048，201201047)作者简介：王雪松(1990一)，男，内蒙古赤峰人，硕士研究生，主要从事水土保持与荒漠化防治方面研究。E—mail：yubaol60030@outlook．tom通讯作者：谢永生。E-mail；ysxie@ms．iswc．ac．cu74暄"在对野外调查后总结出来的5类堆积类型中坡顶平台有车碾压倾倒堆积型作为研究对象。通过人工和传送带相、＼T＼配合的方式完成试验材料在观测平台上的堆积，传送带主要模拟工程中将试验材料卸载到试验平台上，而后则通过人工对堆积体的形态(坡顶平台有车碾压倾倒堆积型)、坡度，、125n模

6、拟坡顶平台有车(33-4-2。)以及尺寸(图1)进行微调，确保每次降雨过程中的I辆碾压的倾倒堆置下垫面参数保持一致。＼．／1．2试验材料图1试验堆积体三视图1．2．1试验土壤Fig．1Threeviewsofexperimentalpilesample试验所用土壤是成土母质为第四纪黏土的典型赣北红土。野外取土地点为多年荒地，地表被大量野草覆盖，在取土前先将表层杂草锄去，然后取下层土壤运回供试验用。土壤前期含水量对试验结果有很大的影响，根据赵暄在野外调查的结果，通过均匀洒水或者阴干的方法对试验材料前期含水率进行调节，确保含水率与野外工程堆积体含水率一致，即保持在13％～15％之间。对试验土

7、壤进行颗粒分析，其颗粒组成见表1。表1试验土壤颗粒组成单位：％Table1Particlesizedistributionandmediandiameteroftestedsoilunit：％1．2．2试验砾石试验所用砾石是在建筑工地购得的破口石，砾石呈不规则的多面体行，直径在2～3cm之间。试验材料在观测平台上堆积前，按砾石质量百分比0％、10％、20％、30％的比例将砾石与土壤混合拌匀。1．3降雨系统．试验设计了1．0mm／mi