黄土丘陵区坡面薄层水流动力学特性及其对土壤侵蚀的影响

发布时间：2024-05-25 00:15

　　为奠定基于运动力学参数构建土壤侵蚀模型的理论基础,通过不同降雨强度(25、50和75 mm/h)、不同坡长(1、5、10、15和20 m)下径流小区内人工模拟降雨试验,对不同处理下坡面薄层水动力学特性进行分析,并对水动力学参数与土壤侵蚀之间的关系进行初步探讨。结果表明:当坡度一定时,坡面平均流速主要受坡长及单宽流量影响,降雨强度通过影响单宽流量的大小间接影响坡面平均流速;在试验设计范围内,当坡长>1 m时,整体上呈"层流-急流态",当坡长为1 m时,整体上呈"层流-缓流态";当降雨强度一定时,雷诺数随着坡长的增加线性增加,佛汝德数随着坡长的增加以幂函数形式增加;降雨强度对坡面流有明显的"增阻"效应;坡面阻力系数随着坡长的增加呈幂函数减小趋势;坡面平均土壤侵蚀率与单宽流量间呈一元线性趋势增加,与水流平均流速间呈指数函数增加,与雷诺数间呈二次函数增加。

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【部分图文】：

图1坡长20m时的人工模拟降雨系统示意图

测定径流小桶中的径流样及大桶中的径流样的体积,确定不同时刻的径流量以及总径流量。然后,分别将所有的径流样沉淀、风干,取出泥沙样称重备用,确定不同时刻的侵蚀量及总侵蚀量。1.3土壤侵蚀率及坡面流水动力学参数的计算

图3平均土壤侵蚀率与单宽流量、平均流速及雷诺数的关系

拟合方程的F检验均达到P<0.01极显著水平,符合统计学意义。3结论

图2坡长与雷诺数之间的关系

雷诺数是判定坡面水流紊动程度的主要参数。根据明渠水流判别方法,当Re<500时,水流为层流;当500<Re<5000时,水流为过渡流;当Re>5000时,水流为紊流。在本试验设计范围内,黄土丘陵区的坡面雷诺数为2.443～347.048(表2),均属层流。雷诺数与坡长、雨强....

本文编号：3981423