估算细沟含沙水流剥蚀率的改进方法-论文.pdf

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1、第30卷第15期农业工程学报Vo1．30No．151742014年8月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringAug．2014估算细沟含沙水流剥蚀率的改进方法赵宇，陈晓燕※，米宏星，莫斌(西南大学资源环境学院晒南大学三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆400716)摘要：为了得到更接近实际的细沟侵蚀模拟数据，改进了前人研究细沟含沙水流剥蚀率的方法。选取黄土高原的典型土壤(安塞黄绵土)，采用12m长土槽在5个坡度(5。，10。，15。，20。，25。)和3个流量(2、4、8L／min)条件下进

2、行细沟侵蚀过程模拟试验。估算各水力工况下沿细沟含沙水流剥蚀率，探究含沙量，沟长，坡度及流量对于剥蚀率的影响并验证该试验方法的准确性。结果表明：剥蚀率随含沙量的增加呈线性递减，在陡坡(15。，20。，25o)上，随细沟长度的递增呈指数下降，该变化规律在陡坡和大流量下更为显著；并与前人数据进行对比分析，相关系数为O．917，说明与前人结果吻合度高，验证了该研究试验方法的准确性。研究结果将为更好地描述黄土细沟侵蚀过程及土壤侵蚀预测预报提供参考依据。关键词：土壤；侵蚀；泥沙运移；剥蚀率；侵蚀细沟；侵蚀过程；含沙水流；土槽试验doi：10．3969~．issn．1002—6

3、819．2014．15．023中图分类号：S157．1文献标志码：A文章编号：1002—6819(2014)一15-0174—08赵宇，陈晓燕，米宏星，等．估算细沟含沙水流剥蚀率的改进方法[J]．农业工程学报，2014，30(15)：174—181．ZhaoYu，ChenXiaoyan，MiHongxing，eta1．Improvedapproachforestimationofdetachmentrateofrillsedimentloadingflow[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngine

4、ering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(15、：174—181．(inChinesewithEnglishabstract)地解释细沟侵蚀现象，提出一个新的剥蚀率与输沙0引言能力的模型，认为当含沙量较低时剥蚀率较大，当土壤剥蚀被认为是土壤颗粒因受到各种侵蚀含沙量等于径流达到输沙能力时的含沙量时，剥蚀动力作用而脱离土壤母质的过程【1]。在侵蚀细沟中能力最小，当含沙量大于径流输沙能力时的含沙量含沙水流的冲刷作用导致土壤颗粒被剥蚀、携带、时，剥蚀率为负，即表现为沉积。Nearing等采用运移，因此含沙水流对土壤的剥蚀率是影响细沟侵变坡度

5、试验研究了水深、坡度与土壤剥蚀率问的定蚀的重要因素之一。同时剥蚀率也是基于物理过程量关系，得出了三者之间的相关关系。中国学者李土壤侵蚀预报模型，如水蚀预报模型(watererosion占斌等L8J通过进行土槽冲刷试验，总结出细沟水流predictionproject，WEPP)中的关键参数之一【2J。的剥蚀率与水流通过坡面的能量损耗的关系。赵艳因此如何准确估算土壤侵蚀率一直是细沟侵蚀的茹等J根据变坡水槽试验结果，建立了黄土剥蚀率热点问题。与水流功率，水流剪切力及水流含沙量之间的函早在1947年，EllsioniS~就提出了关于侵蚀含沙数。张乐涛等Ll叫采用野外放水

6、冲刷的方法，研究了量与剥蚀率的概念模型，他认为水流的剥蚀能力与工程堆积体土壤侵蚀水动力学过程，认为水流剪切其含沙量呈正相关关系，清水的剥蚀能力最小，所力、水流功率及径流动能对薄层水流侵蚀土壤剥蚀以造成的侵蚀很小，而泥沙饱和水流虽然剥蚀能力率的影响皆可用线性方程描述，但是单位水流功强，但是输沙能力弱，同样造成的侵蚀较小。随着率、过水断面单位能量的影响不显著。何继军等Ll1J研究的深入，Foster等【oJ发现这个模型并不能很好利用室内模拟降雨试验，分析了填土和黄绵土在细沟发育及已有细沟条件下的水沙过程变化规律，认收稿日期：2013-10．06修订日期：2014—06

7、．28为填土坡面易发育细沟，有明显的规律性，而黄绵基金项目：黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室基金土产流较慢，较难形成细沟，细沟发育随机性大，(K318009902．1312)没有明显的规律性，且崩塌现象较为频繁。张晴雯作者简介：赵宇，男(汉族)，四川1人，主要从事土壤侵蚀及流域治理研究。重庆西南大学资源环境学院／西南大学三峡库区生态环境教等【J2J采用稀土元素示踪法探讨了细沟侵蚀动态过育部重点实验室，400716。Email：guangguangl4@163．com程，提出剥蚀率随水流含沙量的增加呈线性递减，※通信作者：陈晓燕(1971一)，女(汉族)，重

8、庆人，西南