坡沟侵蚀产沙关系的模拟试验研究

来源：土壤学报杂志2008年第1期北京时间：

作者：丁文峰,李勉,姚文艺,张平仓

单位：丁文峰，长江科学院水土保持研究所 武汉430010;；,李勉，黄河水利科学研究院 郑州467000；,姚文艺，黄河水利科学研究院 郑州467000；,张平仓，长江科学院水土保持研究所 武汉430010;；,

摘要：黄土高原坡面从分水岭到坡脚,径流侵蚀产沙方式和产沙强度等特征表现出明显的垂直分带性。为了揭示造成这种垂直分带性特点的形成机理,本文设计了4m长坡面(坡度为20°)和3m长沟坡(坡度为50°)组成的坡沟系统试验土槽,采用四个不同流量(2.1Lmin-1、3.2Lmin-1、5.2Lmin-1、7.2Lmin-1)的放水冲刷试验,研究了坡面不同来水量、来水含沙量及来水动能对沟坡侵蚀产沙的影响,并建立了坡沟系统侵蚀产沙过程的数学模型。结果表明:坡面放水径流强度、坡面来水含沙量以及坡面来水单位水流功率均影响着沟坡部分侵蚀产沙量的大小。坡面放水径流强度与沟坡侵蚀产沙量之间呈幂函数关系;坡面来水含沙量和坡面来水单位水流功率与沟坡部分的侵蚀产沙量之间呈线性关系。根据单位水流功率的概念,计算得出试验条件下沟坡侵蚀产沙的临界单位水流功率值为0.632。最后,根据改进的Yalin公式及沟坡侵蚀产沙的影响因素,分别建立了坡面和沟坡侵蚀产沙的数学模型,经计算后与实测值进行对比发现结果基本令人满意。

关键词：坡沟系统;侵蚀产沙;机理;模型

基金资助：国家重点基础研究发展规化项目(2007CB407203);长江水利委员会长江科学院博士科研启动基金;国家自然科学基金项目;水利部黄河水利委员会黄河研究基金项目“基于气候地貌植被耦合的黄河中游侵蚀过程”(50239080)资助