黄土细沟流跌坑的形成与作用机理

跌坑是细沟侵蚀过程中形成的一种床面形态,其是床面形态和水流流动相互作用的结果。借鉴下切型阶梯-深潭理论采用6种坡度（2°、4°、6°、8°、10°、12°）,5种流量（8、16、24、32、40L/min）完全组合冲刷试验,系统研究了黄土坡面细沟流跌坑形态发育过程及动力特性。结果表明：跌坑平均深度随坡度的增加而增加,跌坑平均间距与跌坑平均深度的比值随坡度的增加而减小,表明跌坑随坡度的增加发育越加成熟,且流量对两者影响均较少;跌坑发育系数随坡度的增加而增大,其值介于1.01和1.14之间,与细沟阻力系数呈正势变化,表明随着跌坑发育越显著,水流阻力越大,能量耗散越剧烈。相同坡度下,跌坑消能率随流量的增加呈线性减小趋势;而消能率随坡度和跌坑发育系数的增加呈幂函数增加关系,消能率范围在87.28%~98.58%之间,研究结果表明跌坑的发育及作用机制对细沟流流动特性及侵蚀产沙具有重要作用。

非恒定流细沟断面形态影响因素研究

为探明细沟形态变化规律,采用室内人工模拟放水冲刷试验,研究了4种不同流量组合类型(凹陷型、峰值型、均匀型、增加型)与5个坡度(4°、6°、8°、10°、12°)组合的黄土地区细沟横纵断面的几何形态及各因子对其影响。结果表明:各流量组合类型下细沟宽深比为1.97～5.32,且同一流量组合类型情况下,随坡度的增加呈减小的趋势;同一坡度下,流量变化对其影响无明显规律;细沟断面形态指数η为0.29～0.54。增加型和峰值型的细沟横断面形态主要以"U形三角形"为主;均匀型的细沟横断面形态主要以"V形"内壁外凸为主;凹陷型的细沟横断面形态主要以"深V形"为主。表征纵断面形态特征的跌坑发育系数SP为1.014～1.10,跌坑发育系数随坡度的增加而增加,且各个坡度下,峰值型的SP值最大。