北方风沙区砾石对堆积体坡面径流及侵蚀特征的影响

• 作者: 康宏亮 李垚林 李建明 李艳富 王文龙 白芸 薛智德 邓利强 郭明明
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 农学
• 关键词: 水动力学 径流 侵蚀 工程堆积体 风沙区 砾石质量分数 径流含沙量 土壤剥蚀率
• 年，卷（期）: 2016,（3）
• 所属期刊栏目: 农业水土工程
• 页码范围: 125-134
• 页数: 10页
• 分类号: S157.1
• 字数: 10696字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.03.018

摘要

为了研究砾石对工程堆积体降雨侵蚀规律的影响，采用室内人工模拟试验，以土质堆积体（砾石质量分数为0）为对照，研究了10%、20%和30%砾石质量分数堆积体边坡在模拟降雨条件下的径流水力特征、产沙过程及侵蚀动力机制。结果表明：1）产流0～6 min，砾石促进堆积体坡面细沟间径流流动；产流12～30 min后，砾石阻碍堆积体坡面细沟径流流动；2）含砾石堆积体坡面粗糙度增大，水流流态变缓，水流速度降低，且均以层流为主。较土质堆积体而言，30%砾石质量分数堆积体坡面阻力系数增大88.8%～288.4%，弗汝德数降低28.9%～41.8%，水流速度降低0～45.8%；3）径流含沙量随产流历时经历快速降低-平稳过渡-波动上升3个阶段，土质及10%砾石质量分数堆积体高含沙水流现象频发，且随雨强增大，重力坍塌次数增加，重力侵蚀程度增强。20%、30%砾石质量分数堆积体发生高含沙水流的几率约为0。相对土壤流失比与砾石质量分数呈极显著负指数函数关系；4）土壤剥蚀率与各侵蚀动力参数均可用简单线性函数关系描述，单位径流功率是描述风沙区土质和10%砾石质量分数工程堆积体侵蚀产沙的最优因子，径流功率是刻画20%、30%砾石质量分数工程堆积体土壤侵蚀参数更为合理的因子。结果可为全国范围工程堆积体土壤侵蚀模型的建立提供科学依据。