极端降雨条件下秸秆覆盖坡面水流流速空间分布

来源：农业工程学报杂志2022年第2期北京时间：

作者：王伟,陈杨,庄晓晖,马玉莹,

摘要：坡面流流速是地表水文和水土保持研究的重要参数。极端降雨条件下，秸秆覆盖坡面水动力过程复杂，探明其流速分布规律对坡耕地土壤侵蚀预报具有重要意义。该研究的模拟降雨试验在黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室降雨大厅内进行。试验土槽宽0.25 m，长8 m，深0.3 m，底部填装黏壤土（31.8%黏粒，43.3%粉粒，24.8%砂粒），土壤表面均匀铺设长5～7 cm小麦秸秆。试验雨强为160 mm/h2，共设置3种坡度（5°、10°和20°）和3种秸秆覆盖率（0、2和8 t/hm2），分别在沿着坡长方向距坡顶1.15、3.15、4.15和5.15 m处设置采集点；采用电解质示踪法测量坡面水流流速，分析秸秆覆盖率对坡面流流速及其空间分布规律的影响。结果表明，极端降雨条件下质心法适用于秸秆覆盖坡面流速测量，秸秆覆盖下测量流速为0.017～0.117 m/s；秸秆覆盖可削弱雨滴对坡面流的扰动，增大下垫面的粗糙度，流速随覆盖率的增大而减小。流速随坡度与坡长的增加而增大；沿坡长方向流速变化率逐渐减小，流速最终趋于稳定；由于秸秆对水流的阻碍作用，高秸秆覆盖率坡面达到最大稳定流速的距离减小。秸秆覆盖坡面与裸坡面的水流流速存在显著的线性关系。秸秆覆盖影响坡面流流态，层流的临界雷诺数取值应小于500。研究结果对理解极端降雨条件下覆盖坡面土壤侵蚀机理具有重要意义。

关键词：坡面, 流速, 降雨, 电解质质心法, 极端降雨, 秸秆覆盖