细沟侵蚀可蚀性参数及土壤临界抗剪应力的有理(实验)求解方法

利用室内细沟侵蚀模拟试验结果 ,把细沟可蚀性参数和土壤临界抗剪应力的研究与侵蚀的过程结合起来 ,通过对土壤水蚀预报模型WEEP中控制土壤侵蚀的水动力学模型进行理论分析 ,导出了由实验直接计算得到细沟侵蚀可蚀性参数Kr 值及土壤临界抗剪切应力τc的方法 .由推导得到的计算方法与计算公式 ,求得了不同工况下细沟侵蚀可蚀性参数及相应的临界抗剪切应力值 .结果表明 ,对于同一种土壤 ,在不同的水动力学条件下 ,计算得到的细沟侵蚀可蚀性参数基本是一致的 .对于实验所用的黄绵土 ,计算得到的细沟可蚀性参数Kr 均值为( 0 32 4± 0 0 0 3)kg·N-1·s-1.临界抗剪切应力τc 随坡度的增大有增大的趋势 .不同水动力条件下回归系数值均大于 0 71 .提出的计算细沟侵蚀可蚀性参数Kr 值及土壤临界抗剪切应力τc的方法 ,将有助于建立和完善土壤侵蚀预报过程模型 .

坡耕地施加PAM对土壤抗冲抗蚀能力影响试验研究

提出了采用人工模拟降雨试验数据直接计算临界抗剪切应力的方法。该方法以水流动力学原理为基础 ,通过观测到的初始坡面侵蚀发生位置、雨强、土壤入渗率及测定坡面的平均流速来计算土壤的临界抗剪切应力。通过不同试验条件 ,分析了坡度、地表 PAM处理对土壤临界抗剪切应力的影响。试验条件为 :雨强 10 0 mm/ h,3种坡度 :10°、2 0°、2 5°(17.63 %、3 6.4%、46.63 % ) ,4种 PAM覆盖度 :40 %、60 %、80 %、裸地。结果表明 ,随着坡度的增加 ,临界抗剪切应力减小 ;随着 PAM覆盖度的增加 。

基于两种计算模型的油松与元宝枫根系固土效能分析

[目的]定量分析北方常见植物(油松、元宝枫)根系对提高土壤抗剪能力的作用,为更好地评价植物根系固土效能提供理论基础。[方法]选取不同根系面积比(RAR)的油松(Pinus tabulaeformis)根土复合体、元宝枫(Acer truncatum)根土复合体及素土分别进行了不同垂直压力下的直剪试验,得出了油松根土复合体、元宝枫根土复合体及素土的抗剪强度增量。并通过根系的拉伸试验测定了植物根系的抗拉强度,同时使用Wu的根土复合体模型和Pollen的纤维束模型对抗剪强度增量进行模拟并与实际测定的抗剪强度增量进行对比分析。[结果](1)根系主要通过增强土壤的黏聚力来增强土壤的抗剪切强度;(2)植物根系抗拉强度、拔出强度与根系直径都符合幂函数关系,抗拉强度和拔出强度大小存在阈值,根系大于2mm时,根系拔出强度小于根系抗拉强度,小于2mm时则反之;(3)Wu的根土复合体模型高估植物根系固土效果值平均为26.81%,而纤维束模型对根系提高土壤抗剪强度则平均高估9.82%。[结论]相对于Wu模型,纤维束模型对土壤的固土效果的计算更为准确。

冲蚀条件下砒砂岩坡面细沟侵蚀特性分析

通过室内变坡角水槽冲刷试验,发现砒砂岩产沙率随冲刷历时先增大再减小最后趋于稳定,峰值出现在2~4 min。随坡角不断增大,产沙峰值出现时间逐渐提前,且含沙量明显增大,15°~35°之间存在临界值,该值附近产沙率较大。借助土壤水蚀预报模型(WEPP)得到砒砂岩冲蚀条件下的可蚀性参数K_r及临界抗剪切应力τ_c。研究结果表明:坡角为5°时砒砂岩的可蚀性参数为0.002 0 kg/(N·s),远小于其他坡角的,因此坡角小于5°的砒砂岩难以发生冲蚀,而10°、15°、25°、35°四种坡角的砒砂岩坡面可蚀性参数均值为0.048 2 kg/(N·s)。建立了砒砂岩冲蚀条件下细沟侵蚀产沙预测模型,验证了该模型的适用性。