模拟降雨径流作用下红壤坡面侵蚀水动力学机制

发布时间：2018-05-31 01:24

本文选题：红壤 + 坡面侵蚀　；参考：《长江流域资源与环境》2017年01期

【摘要】：土壤侵蚀过程受控于侵蚀外营力和土壤抗侵蚀性能,深入理解坡面流水动力学特性及其侵蚀动力是研究土壤侵蚀动力学机制的基础。利用可变坡土槽,通过不同雨强(60、90和120 mm/h)和径流冲刷(10、15和20 L/min)组合模拟试验,研究了第四纪黏土红壤坡面水流的水动力学特征参数及其与土壤侵蚀量间的关系。结果显示:降雨和径流冲刷影响了坡面产流产沙过程和坡面流水力学特性,其中平均流速v、平均水深h、雷诺数Re和水流功率ω均随降雨强度和上方来水流量的增加而增大,相对水深曼宁糙率n/h则减小,其水力学他参数(弗如德数Fr、阻力系数f和水流剪切力τ)变化规律不明显。坡面水流平均速度取值范围为0.21~0.45 m/s,平均水深取值范围为5.6~9.4 mm,在试验条件下红壤坡面侵蚀水流流态大部分均处于"紊流-急流区"。不论从径流角度看或是从泥沙角度分析,由相对水深和曼宁糙率系数两种水动力因子共同组成的复合水动力特征参数-相对水深曼宁糙率,是表征不同上方来水流量和降雨强度条件下第四纪粘土红壤坡面侵蚀特征的水动力参数。
[Abstract]:The process of soil erosion is controlled by the external force of erosion and soil erosion resistance. It is the basis of studying the dynamic mechanism of soil erosion to deeply understand the hydrodynamic characteristics and erosion dynamics of slope surface. The hydrodynamic characteristic parameters of Quaternary red soil slope flow and their relationship with soil erosion were studied by using variable slope soil trough and combined simulation experiments of different rainfall intensities (6090 and 120 mm / h) and runoff scouring (1015 and 20 L / min). The results show that rainfall and runoff scour affect the process of runoff and sediment yield on the slope and the flow characteristics of the slope. The mean velocity v, average water depth h, Reynolds number re and flow power 蠅 all increase with the increase of rainfall intensity and water flow over the slope. The relative water depth of Manning roughness n / h decreases, and the variation of hydraulic parameters (Frr, drag coefficient f and shear force 蟿) is not obvious. The average velocity of slope flow is 0.21 ~ 0.45 m / s and the average depth of water is 5.66 ~ 9.4 mm. Under the experimental conditions, most of the eroded water flow patterns on the slope of red soil are in the "turbulent jet region". From the point of view of runoff or sediment, the composite hydrodynamic characteristic parameter, Manning roughness, is composed of two hydrodynamic factors, relative water depth and Manning roughness coefficient. It is a hydrodynamic parameter to characterize the slope erosion characteristics of Quaternary clay red soil under different upper water flow and rainfall intensity.
【作者单位】：华中农业大学水土保持研究中心;长江水资源保护科学研究所;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(41301285和40901132) 中央高校基本科研业务费专项资金共同资助(2013JC013)~~
【分类号】：S157.1

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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