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覆沙黄土坡面侵蚀产沙机理研究

畅易飞  
【摘要】:黄土高原侵蚀最严重的地区,不是在降雨量最多的水蚀地区,而是在降雨为400 mnm左右的风蚀水蚀交错区。论文以风蚀水蚀交错区覆沙坡面为研究对象,基于室内模拟降雨试验,研究覆沙黄土坡面与黄土坡面在间歇性降雨条件下产流量、产沙量和径流含沙量的特征,揭示覆沙对坡面径流侵蚀产沙特征;基于测量的土壤含水量数据,研究坡面在间歇性降雨条件下对土壤含水量、土壤湿润锋、土壤水分再分布过程及入渗速率、入渗参数的影响,阐明覆沙对土壤水分的影响,试图从水量平衡的角度,解析覆沙对产流过程以及产流机制的影响;基于测量的物理参数,研究覆沙黄土坡面与黄土坡面在间歇性降雨条件下不同断面的平均流速、雷诺数、弗汝德数和阻力系数的变化特征;基于测量的细沟形态学指标,研究覆沙黄土坡面与黄土坡面的细沟平面密度、细沟密度等细沟形态参数的变化特征,并建立细沟形态参数与水动力参数之间的相关关系,为构建坡面侵蚀预报模型提供理论依据。主要研究成果如下:(1)分析了覆沙黄土坡面径流侵蚀产沙特征。覆沙坡面初始产流时间是黄土坡面的3.57倍。覆沙坡面的总径流量和总产沙量均高于黄土坡面。(2)研究了覆沙对土壤水分的影响作用。坡面覆沙可在一定程度上增加坡面的入渗量,覆沙坡面湿润锋的推移能力较黄土坡面强。在覆沙坡面再分布土壤各层的含水量值均小于黄土坡面含水量值。(3)揭示了细沟形成前后的水动力学参数变化规律。在黄土坡面,平均流速、雷诺数、弗汝德数、阻力系数与坡面径流含沙量关系较好;覆沙坡面雷诺数与阻力系数和径流含沙量量关系较好。(4)阐明了细沟形态参数与水动力参数之间的相关关系。黄土坡面水流雷诺数与阻力系数与细沟形态参数关系较好;覆沙坡面水流雷诺数对细沟形态参数的影响优于阻力系数。


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