細(xì)溝流侵蝕產(chǎn)沙及斷面形態(tài)研究.pdf

1、黃土高原水土流失問(wèn)題是整個(gè)中國(guó)乃至世界水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)，流失面積占整體75％以上。其中細(xì)溝侵蝕是黃土坡面上最主要侵蝕方式之一，占水土流失面積一半以上。水動(dòng)力學(xué)條件和床面土壤條件是細(xì)溝侵蝕的兩個(gè)主要因素，而細(xì)溝侵蝕產(chǎn)沙和縱橫斷面形態(tài)發(fā)育過(guò)程與徑流水動(dòng)力學(xué)參數(shù)相輔相成。系統(tǒng)分析細(xì)溝水動(dòng)力學(xué)特性及徑流產(chǎn)沙量和斷面形態(tài)發(fā)育影響因素對(duì)深入研究細(xì)溝侵蝕機(jī)理有一定價(jià)值。本文通過(guò)室內(nèi)沖刷試驗(yàn)，基于黃河中游多沙粗沙區(qū)的陜西省神木縣沙黃土以及關(guān)中平原

2、區(qū)楊凌當(dāng)?shù)貕v土兩種土壤，分別研究了沙黃土(坡度:3°、9°、15°;流量:2.4、3.6、4.8、6.0、7.2L/min)和塿土(坡度:2°、4°、6°、8°、10°、12°;流量:8、16、24、32、40L/min)在流量和坡度完全組合試驗(yàn)條件下，徑流水動(dòng)力學(xué)特征、徑流產(chǎn)沙機(jī)理以及溝道縱橫斷面幾何形態(tài)發(fā)育。主要得出以下結(jié)論:
　　(1)細(xì)溝平均流速、水深均與流量和坡度呈冪函數(shù)關(guān)系，相較于坡度，流速和水深與流量的關(guān)系更為顯著，

3、分析是因?yàn)榕c床面阻力構(gòu)成有關(guān)。弗勞德數(shù)大致在0.96～1.30之間，床面形態(tài)屬于動(dòng)平床過(guò)渡區(qū)，通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，床面能態(tài)與土壤粘粒含量和中值粒徑有關(guān)。雷諾數(shù)變化范圍為:307～1465，可知細(xì)溝水流流態(tài)處在過(guò)渡區(qū)范疇。水流阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的相關(guān)性并不顯著，這與明渠水流中紊流粗糙區(qū)的阻力特征比較類似。
　　(2)橫斷面方向上，橫斷面寬深比隨坡度的增大而減小，說(shuō)明下切和溯源侵蝕是細(xì)溝發(fā)育過(guò)程中主要的侵蝕方式，而溝壁坍塌侵蝕作用比較微弱

4、。且與最佳斷面所對(duì)應(yīng)的寬深比相差較遠(yuǎn)，即床面還未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。橫斷面形態(tài)指標(biāo)隨沖刷歷時(shí)和坡度的增加而增大，并逐漸趨近于梯形水力最佳斷面對(duì)應(yīng)的橫斷面形態(tài)指標(biāo)。隨距頂距離的增加，橫斷面指標(biāo)逐漸減小，隨著流程長(zhǎng)度的增加，細(xì)溝斷面形態(tài)由寬深狀逐漸變窄，同時(shí)細(xì)溝侵蝕深度也減小?？v橫面形態(tài)系數(shù)范圍為:0.60＜δ＜11.26?？v橫面形態(tài)系數(shù)與坡度呈正相關(guān)，與流量相關(guān)性不大。糙率系數(shù)和消能率均與縱橫面形態(tài)系數(shù)呈冪函數(shù)增加。
　　(3)隨著距頂距