裸露岩石对喀斯特坡地水土流失及水动力特征的影响

[目的]裸露岩石如何影响坡地产流产沙及水动力特征尚需进一步深入研究。[方法]通过室内模拟试验,设置不同岩石裸露率(0,10%,30%,50%,70%)的坡地,开展不同雨强(30,60,90 mm/h)条件下的人工模拟降雨试验,旨在探究雨强与裸露岩石对坡地产流产沙及水动力特征的影响。[结果]坡地地表产流产沙随雨强增大呈增大趋势,而随岩石裸露率的增加呈减小趋势。在不同雨强条件下,0岩石裸露率坡地与10%岩石裸露率坡地的产流产沙差异多呈不显著(p>0.05),而与其他岩石裸露率坡地之间呈显著差异(p<0.05)。低岩石裸露率坡地(10%)与高岩石裸露率坡地(50%及以上)间产流产沙差异显著(p<0.05)。流速(V)、水深(h)、雷诺数(Re)、弗罗德数(Fr)、水流剪切力(τ)及水流功率(w)随雨强增大呈增大趋势,阻力系数(f)随雨强增大呈减小趋势。流速(V)、弗罗德数(Fr)随着岩石裸露率增加呈减小趋势,而水深(h)、阻力系数(f)随着岩石裸露率增加呈增大趋势,雷诺数(Re)、水流剪切力(τ)与水流功率(w)在不同雨强下变化规律有差异。水动力参数变化在不同坡地间具有一定差异性。产沙与水动力参数数量关系以指数函数拟合效果最好,流速(V)(R^(2)=0.819,p<0.05)、水流剪切力(τ)(R^(2)=0.858,p<0.05)及水流功率(w)(R^(2)=0.890,p<0.05)预测坡地产沙效果较好,其中水流功率(w)为最佳预测参数。[结论]研究结果进一步丰富了岩溶坡地土壤侵蚀理论,并可为建立适合于岩石裸露坡地的水蚀预测模型提供参考。