北方风沙区砾石对堆积体坡面径流及侵蚀特征的影响

摘要：

为了研究砾石对工程堆积体降雨侵蚀规律的影响，采用室内人工模拟试验，以土质堆积体（砾石质量分数为0）为对照，研究了10%、20%和30%砾石质量分数堆积体边坡在模拟降雨条件下的径流水力特征、产沙过程及侵蚀动力机制。结果表明：1）产流0～6 min，砾石促进堆积体坡面细沟间径流流动；产流12～30 min后，砾石阻碍堆积体坡面细沟径流流动；2）含砾石堆积体坡面粗糙度增大，水流流态变缓，水流速度降低，且均以层流为主。较土质堆积体而言，30%砾石质量分数堆积体坡面阻力系数增大88.8%～288.4%，弗汝德数降低28.9%～41.8%，水流速度降低0～45.8%；3）径流含沙量随产流历时经历快速降低-平稳过渡-波动上升3个阶段，土质及10%砾石质量分数堆积体高含沙水流现象频发，且随雨强增大，重力坍塌次数增加，重力侵蚀程度增强。20%、30%砾石质量分数堆积体发生高含沙水流的几率约为0。相对土壤流失比与砾石质量分数呈极显著负指数函数关系；4）土壤剥蚀率与各侵蚀动力参数均可用简单线性函数关系描述，单位径流功率是描述风沙区土质和10%砾石质量分数工程堆积体侵蚀产沙的最优因子，径流功率是刻画20%、30%砾石质量分数工程堆积体土壤侵蚀参数更为合理的因子。结果可为全国范围工程堆积体土壤侵蚀模型的建立提供科学依据。

关键词：水动力学、径流、侵蚀、工程堆积体、风沙区、砾石质量分数、径流含沙量、土壤剥蚀率

分类号：S157.1(土壤学)

资助基金：国家自然科学基金项目40771127；水利部公益性行业专项201201048、201201047

在线出版日期：2016-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：125-134