雨滴击溅对薄层漫流的扰动能力与输沙特征

采用人工模拟实验,对黄土雨滴击溅下坡面薄层漫流的流态、扰动能力和输沙特征进行了研究,结果显示:雨滴击溅作用下坡面薄层漫流的流态既不是层流也不是紊流,属于雨滴垂向作用下的高度混掺"扰动流";泥沙剥蚀量较无雨滴击溅薄层流剥蚀量显著增大,击溅雨滴直径越大,泥沙剥蚀量也越大,呈指数规律变化,表明雨滴击溅作用是薄层漫流泥沙剥蚀的主要动力。雨滴击溅对薄层漫流的扰动能力随着水流深度和雨滴直径比值的增大呈幂指数关系减小,当雨滴直径大于薄层漫流水深的2.5～3.0倍时,雨滴击溅对薄层漫流基本无扰动作用。基于雨滴击溅的主要影响因子,提出了缓坡坡面扰动系数预测方程,对研究薄层漫流泥沙流失预报模型具有重要意义。

雨滴击溅下薄层水流的输沙机理研究

【目的】探讨雨滴打击下薄层漫流的输沙机理,为建立细沟间薄层水流泥沙输移预报模型提供理论依据。【方法】采用人工模拟降雨试验,以无雨滴打击为对照,对黏性土壤在直径2.68 mm和3.02 mm雨滴击溅作用下,不同坡度坡面(2°和4°)细沟间薄层水流深度(h)与土壤侵蚀量、泥沙含沙量、扰动系数(Cr)关系进行了研究。建立了黄土缓坡坡面扰动系数的预测方程。【结果】雨滴击溅下坡面薄层水流土壤侵蚀量较无雨滴击溅时显著增大,击溅雨滴直径越大,侵蚀量越大,与水深呈对数规律变化。在雨滴击溅作用下,泥沙含沙量随水深的增加呈减小趋势,且雨滴直径越大,减小幅度越大,这与无雨滴击溅时薄层水流的泥沙含沙量变化相反,表明雨滴击溅作用是薄层水流泥沙输移的主要动力。雨滴击溅作用对薄层水流的扰动系数随水流深度的增大呈线性减小趋势;对侵蚀性黄土而言,2.68 mm雨滴击溅下,无扰动水深为6.94 mm;3.02 mm雨滴击溅下,无扰动水深为7.20 mm。【结论】雨滴击溅作用是薄层水流泥沙剥蚀的主要动力。