發(fā)布時(shí)間：2021-02-03 20:46

　　采用人工模擬降雨試驗(yàn),研究不同雨強(qiáng)（40,66,80 mm/h）和坡度（5°,10°,15°）條件下,湖北省武漢市蔡甸區(qū)紅壤坡面流速、產(chǎn)流產(chǎn)沙時(shí)空變化及水動(dòng)力學(xué)過(guò)程。使用長(zhǎng)2.5 m,寬0.5 m,高0.3 m的可調(diào)坡度徑流土槽,每場(chǎng)降雨試驗(yàn)在槽子底端出口開始產(chǎn)流后持續(xù)60 min,每3 min收集一次徑流泥沙樣品。結(jié)果表明:相同坡度下,坡面平均產(chǎn)流率和產(chǎn)沙率均隨雨強(qiáng)增加而增大;產(chǎn)流率在降雨初期波動(dòng)增長(zhǎng),隨降雨時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸穩(wěn)定;產(chǎn)沙率在降雨初期急劇上升,隨后稍有下降并逐漸趨于平穩(wěn)。坡度從5°增加到15°,雨強(qiáng)為40,66,80 mm/h下的平均產(chǎn)流率依次增加24%,22%和15%,平均產(chǎn)沙率依次增加89%,60%和84%。隨雨強(qiáng)或坡度增加,流速均增大,且雨強(qiáng)對(duì)流速的影響較坡度更大;流速沿坡長(zhǎng)方向呈增大趨勢(shì),且細(xì)溝流速是細(xì)溝間的1.33～2.10倍。66 mm/h,10°條件下,坡面形成細(xì)溝并發(fā)生明顯下切和溯源侵蝕。相同雨強(qiáng)下,徑流剪切力隨坡度增加而增大、達(dá)西—韋斯巴赫阻力系數(shù)隨坡度增加而減小。坡面徑流屬于層流且為急流,水動(dòng)力學(xué)參數(shù)和侵蝕產(chǎn)沙率的擬合方程表明,弗勞德數(shù)和流速可以較好地模... 

【文章來(lái)源】：水土保持研究. 2020,27(06)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

試驗(yàn)裝置示意圖

不同雨強(qiáng)和坡度條件下,試驗(yàn)過(guò)程中坡面產(chǎn)流率隨降雨歷時(shí)變化的過(guò)程如圖2所示�？傮w上看,坡面產(chǎn)流的時(shí)間變化趨勢(shì)在不同雨強(qiáng)和坡度條件下基本一致,平均產(chǎn)流率均隨降雨歷時(shí)延長(zhǎng)而緩慢增長(zhǎng),在8～15 min的區(qū)間內(nèi)會(huì)有小范圍的波動(dòng),最后達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)直至降雨結(jié)束(圖2)。在坡度5°和雨強(qiáng)40 mm/h的條件下,產(chǎn)流率非常穩(wěn)定;在坡度15°雨強(qiáng)80 mm/h的條件下,產(chǎn)流率在試驗(yàn)后期依然有增大趨勢(shì)。對(duì)比可知,在坡度較緩、雨強(qiáng)較小的條件下,平均產(chǎn)流率相對(duì)穩(wěn)定;而在坡度較陡、雨強(qiáng)較大的條件下,平均產(chǎn)流率波動(dòng)較大,不易穩(wěn)定。在相同雨強(qiáng)條件下,隨坡度增加,坡面入滲量減小致使更多降雨轉(zhuǎn)化為坡面徑流,同時(shí)坡度增加致使坡面水流速度加快,單位時(shí)間內(nèi)坡面徑流量越大。在相同雨強(qiáng)條件下,平均產(chǎn)流率會(huì)隨著坡度的增大而增大。隨著降雨時(shí)間的增加,在產(chǎn)流初期(0～15 min)徑流過(guò)程表現(xiàn)為波動(dòng)增加過(guò)程,特別是大雨強(qiáng)下波動(dòng)較為明顯,15 min以后徑流量的波動(dòng)趨于穩(wěn)定,伴有較小的波動(dòng),一直持續(xù)到降雨結(jié)束;這與Donjadee等[24]認(rèn)為的不同雨強(qiáng)下產(chǎn)流達(dá)穩(wěn)定的時(shí)間不同,大雨強(qiáng)下通常需要更多的時(shí)間才能達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)的結(jié)論相一致。

對(duì)于不同條件下,產(chǎn)沙量變化的臨界坡度,梁志權(quán)等[25]所給出的結(jié)論是在雨強(qiáng)為50 mm/h時(shí),在20°附近存在一個(gè)侵蝕產(chǎn)沙量的臨界坡度,并且以此論證了不同的雨強(qiáng)大小會(huì)影響侵蝕的臨界坡度值。王麗園等[26]認(rèn)為產(chǎn)沙結(jié)果的差異性變化主要由于坡度變化會(huì)影響到垂直坡面分力與滯雨量的不同,從而改變坡面的侵蝕方式,影響產(chǎn)沙過(guò)程變化,雨強(qiáng)也對(duì)產(chǎn)沙量有一定的影響,小坡度條件下,坡面穩(wěn)定性較好,坡度對(duì)產(chǎn)沙量的影響程度不如雨強(qiáng),這也與前文所提到的試驗(yàn)結(jié)果相佐證。鐘壬琳等[27]的研究表明紅壤坡面侵蝕產(chǎn)沙總量有隨降雨強(qiáng)度和坡度增加而增大的趨勢(shì),在降雨強(qiáng)度和坡度較小時(shí),產(chǎn)沙量變化幅度較大,這與本試驗(yàn)的結(jié)果相吻合。2.2 坡面流速時(shí)空分異特征

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[6]模擬降雨條件下紅壤坡面侵蝕產(chǎn)沙水動(dòng)力學(xué)特征[J]. 林慶明,丁文峰,張長(zhǎng)偉,徐金鑫,方程,張平倉(cāng).  水土保持通報(bào). 2019(02)
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[10]不同母質(zhì)紅壤坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙特征比較[J]. 徐銘澤,楊潔,劉窯軍,楊廣勇.  水土保持學(xué)報(bào). 2018(02)

碩士論文
[1]不同寬度條件下坡面流水動(dòng)力學(xué)特性研究[D]. 田野.福建農(nóng)林大學(xué) 2019
[2]武漢市蔡甸區(qū)生態(tài)功能區(qū)劃研究[D]. 趙莎.湖北大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3017134