选沙对水力侵蚀比尺模拟试验侵蚀过程相似的影响

针对坡面水力侵蚀比尺模拟试验存在的选沙困难、侵蚀过程相似验证不充分的问题,在前人研究的基础上.就降雨条件下选沙对黄土坡面水力侵蚀比尺模拟试验侵蚀过程相似的影响进行了研究.结果表明,无论选用何种模型沙,当雨强比尺满足λi=λ1l/2,土壤含水量比尺满足λθ=1,径流过程都满足相似;依据悬浮相似选择的模型沙,需检验其是否满足起动相似,利用经检验不满足起动相似的模型沙进行的试验,侵蚀过程也不满足相似;利用依据起动相似选择的模型沙进行的试验,侵蚀过程满足相似要求.黄土坡面水力侵蚀比尺模拟试验宜选用依据起动相似为主的选沙方法选择模型沙.     

坡面水力侵蚀比尺模拟试验设计与验证

 针对黄土高原坡面水力侵蚀调控实体模拟试验中存在验证不充分的问题,利用黄土高原小流域水力侵蚀调控实体模拟试验理论与技术,设计黄土坡面水力侵蚀比尺模拟试验,并对其进行验证。结果表明:在正态条件下,满足几何、降雨强度、入渗、径流运动、输沙、床面变形等相似条件下所建造的坡面模型;在试验条件下,虽然与模型原型流型有所偏离,但降雨、径流流态、平均流速、阻力系数、汇流过程、产沙、输沙及床面变形是基本相似的。表明该方法可以作为坡面治理水土流失、优化治理方案,寻求水土资源高效利用措施的工具。     

黄土高原小流域水力侵蚀模拟试验设计与验证

针对目前黄土高原小流域室内物理模拟试验结论不能很好地定量推广到野外实际流域开发工作中去的问题,该文基于降雨、径流及入渗的水动力学原理,利用相似论较完整地给出了一套可对黄土高原小流域降雨径流进行模拟试验研究的一种设计方法和模拟试验技术。验证结果表明,在正态条件下,满足几何相似、降雨相似、水力侵蚀产沙、输沙相似及床面变形相似等条件下所建造的黄土高原延安燕沟康家圪崂小流域模型,采用几何比尺为100时,其降雨、汇流、产沙、输沙是基本符合实际情况的,可以作为该流域治理水土流失、优化治理方案,寻求水土资源高效利用措施的工具。     

小流域坡沟侵蚀关系的模拟试验研究

由于研究方法和研究流域的不同，关于小流域的坡沟侵蚀关系仍有不同的观点，通过室内模拟试验，研究了小流域的坡沟侵蚀关系，结果表明，小流域的坡沟侵蚀关系随小流域的沟道发育而变人,现出沟道侵蚀量逐渐减少，坡面侵蚀量逐渐增大总趋势，在次降雨中，也表现出类似的变化过程。     

控制坡地水力侵蚀危害的管理措施

根据坡面水力侵蚀由降雨击溅力和径流侵蚀力作用于坡面土壤,从而引起土壤颗粒的剪切破坏分离,被径流携带引起流失的作用机理,从植被覆盖、人工覆盖、消减径流量、减小径流流速、增强土壤抗分散、抗剪切能力等方面入手,采用适宜的生物、工程、耕作及化工产品综合措施,达到防止或减轻坡面侵蚀,保护土地生产力之目的。     

土壤物理特性对水力侵蚀的影响

水力侵蚀是世界上分布最广、危害也最为普遍的一种土壤侵蚀类型。土壤特性对水蚀的影响主要表现在土壤的抗蚀能力、土壤的入渗能力、土壤的抗冲———抗剪能力。这三种能力的协同效应又综合的表现为土壤抗侵蚀力。通过研究土壤因子影响水力侵蚀的过程和机理以及影响水力侵蚀的土壤物理因子,其结论是土壤颗粒组成、水稳性团聚体含量、前期土壤含水量、土壤孔隙度等是影响水蚀的重要因素。     

黄土丘陵区坡沟系统不同侵蚀方式的水力特性初步研究

 采用多坡段组合模型,通过室内人工模拟降雨实验,初步研究坡沟系统中片蚀、细沟侵蚀、浅沟及切沟侵蚀的水力、泥沙参数变化及其相互间的关系,以雷诺数、弗劳德数及过水断面单位能量为不同侵蚀方式发生的动力临界指标,初步得出不同侵蚀方式发生的水动力临界值,对揭示坡沟系统土壤侵蚀规律和产沙预报具有重要意义。     

坡面水土流失比尺模型相似性的试验研究

通过不同比尺的系列模型试验,为坡面水土流失的比尺模型相似性研究,提供了原型和模型的降雨-产沙资料。试验结果表明,坡面产沙浓度随时间的变化有较强的紊动性,因此建议采用经验回归的方法率定降雨产沙的比尺关系;原型和模型的侵蚀产沙量都与雨强成幂函数相关,其雨强系数随模型几何比尺的增大而减小,而雨强指数的大小与坡面几何尺度的大小无关。     

紫色土容许侵蚀量的定位试验确定

容许侵蚀量（T值）是土壤侵蚀程度分级和评价水土保持措施有效性的基础。应用以物质循环理论为基础的Barth模型,估算了不同母质类型,不同种植植被和不同土层厚度下的成土速率,并在田间定位试验点测定了这3种不同处理条件下的成土速率。研究结果表明,用Barth模型估算的成土速率,与田间测定值比较,总体上明显偏小;而且,它所确定的成土速率主要与径流量相关（R=0．6396,P=0．0504）。田间测定的成土速率,在不同的条件下差异明显,并都反映出了一定的变化规律;综合考虑田间不同试验条件下的成土速率并分析转换,确定四川丘陵区沙溪庙组和蓬莱镇组紫色土的T值为1200t／（km^2·a）,遂宁组的T值为800t／（km^2·a）。     

细沟侵蚀动态过程模拟室内试验和模型验证研究

进行了一系列室内试验，以验证模拟细沟演变动态过程的数学模型。该模型模拟了细沟水流的动态过程、水力学特性参数的空间变化、细沟中土壤的剥离、运输及沉积过程；模拟了细沟在侵蚀过程中的形态演变，其中包括沟宽、沟深、局部坡度在空间上的差异及其随时间的变化；模拟了细沟侵蚀/泥沙沉积后局部细沟形态的变化对细沟水流反馈效应。试验土壤为砂壤土，采用的坡度为：3%，5%，7%；3个流量：7.6，11.4，15.2 L/min。在同一试验条件不同工况下对模型进行了验证，同时对细沟中沿程水流速度和细沟末端的侵蚀产沙量进行了模拟值和试验实测值的对比。结果表明，模型预测值和实测细沟形态演变值具有很好的一致性，模型中提出的侵蚀、沟床形态变化和水力学特性参数间的互反馈环效应可以反映细沟侵蚀的动态演变过程和发展趋势。     

高分子多肽衍生物防治风蚀的风洞试验

利用高分子化学材料改善地表结构进行化学固沙,是防治风蚀的重要措施之一。为寻找有效的高分子化学材料防治黄土高原北部水蚀风蚀交错区风积沙及沙黄土风蚀,将不同剂量(0(喷清水为对照)、0.4、0.6及1.2 g/m~2)的4种高分子化学材料聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)、阳离子羟丙基多糖(cationic hydroxypropyl quito sugar,Jag C162)、羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose,CMC)及羟丙基化多糖(hydroxypropyl polysaccharide,HP-120)喷施于沙黄土及风积沙表面,进行室内风洞试验,测定其风蚀率及表面固积层硬度。结果表明:喷施不同剂量的高分子化学材料PAM、Jag C162、CMC及HP-120于沙黄土及风积沙表面均能显著降低松散扰动沙黄土及风积沙的风蚀率(P0.05)。总体而言,在相同条件下,与其他3种材料相比,PAM防治沙黄土表面风蚀的效果最好,而CMC在防治风积沙风蚀效果最好。喷施4种化学材料于沙黄土和风积沙表面均能显著增加固结层的硬度(0.4 g/m~2 Jag C162除外),且PAM对提高沙黄土表面硬度效果较好,Jag C162、CMC及HP-120对提高风积沙结皮硬度效果较好,其中CMC效果最显著;使用4种高分子化学材料防治风积沙和沙黄土风蚀时,当施用剂量控制在1.2 g/m~2时,几乎可以抵御14 m/s的大风,历时20 min的吹蚀而不产生风蚀。     

黑土区坡耕地横坡垄作措施防治土壤侵蚀的土槽试验

为了研究黑土区坡耕地横坡垄作防治坡面土壤侵蚀的效应,该文利用8 m×1.5 m的试验土槽,设计3个降雨强度(50、75和100 mm/h)、1个典型坡度(5°)以及横坡垄作和无垄作(平坡裸地对照试验)的试验处理进行模拟降雨试验,研究东北黑土区横坡垄作坡面在不同降雨强度下的防治坡面侵蚀效应。结果表明:横坡垄作在50 mm/h降雨强度下坡面基本不发生土壤侵蚀,但在75和100 mm/h降雨强度下会发生断垄,造成防蚀效应急剧降低。横坡垄作坡面的径流和侵蚀过程均明显存在以断垄时间为界的突变,在3个降雨强度下,横坡垄作断垄前可使坡面径流量和侵蚀量分别减少97.7%和99.1%以上,坡面蓄渗率达到97.2%以上;而断垄后坡面径流量和侵蚀量分别增加23.3~25.9倍和136.8~171.5倍,蓄渗率下降至50%以下。试验研究表明横坡垄作在≤50 mm/h的降雨强度下具有很好的坡面防治侵蚀效应,但当遇到强降雨时易发生断垄,防蚀效应急剧降低。     

离心式水力空化发生器空化空蚀机制试验研究

该文对一台转子-定子型离心式水力空化发生器的性能进行了系统的试验研究,以寻求其空化生成机制并与空蚀分布之间的关系。可视化试验结果表明空化发生器内存在楔形槽空化、转子叶齿和定子叶齿前缘空化。通过水听器测量了空化发生器蜗壳侧面位置的压力脉动情况,在相同转速下压力脉动随着流量的增加而增大,压力脉动周期不变;在相同流量下压力脉动随着转速的增加而增大,周期减小：50 Hz时压力幅值为30 Hz时的2.5倍,周期缩短0.001 s。油墨法试验结果显示空蚀主要发生在转子叶齿尾端和中部,定子叶齿前缘空泡附着部分及尾端。楔形槽空化是造成破坏的主要原因,因其空化强度最高且空泡溃灭行为离固壁表面最近。该研究可为离心式空化发生器的研发提供参考。     

水蚀风蚀交错带土壤剖面水力学性质变异

土壤剖面水力学性质的确定是土壤水分动态预测的基础。该文在水蚀风蚀交错区六道沟流域分别对居于坡中和坡上两块样地160 cm土层不同深度未扰动土壤的水分特征曲线进行了测定，将Van Genuchtens水分特征曲线模式与Mualem导水模式相结合，确定了两样地土壤剖面的水力学参数，对水力学参数在剖面的变化进行了分析。结果表明，土壤剖面饱和含水率、滞留含水率、进气吸力倒数和孔隙大小分布因子沿剖面变化不大，滞留含水率、进气吸力倒数属于中等程度变异，饱和含水率和孔隙大小分布指标属于弱变异，但经方差检验均不显著，说明该地区160 cm土壤剖面可以处理成均质剖面。     

不同质地重塑土坡面细沟侵蚀形态与水力特性及产沙的关系

土壤质地对坡面侵蚀产沙与细沟形态具有重要影响。为明确不同质地土壤坡面的细沟形态与侵蚀产沙特征的关系,该研究以土沙混合配制不同颗粒组成的重塑土坡面为研究对象,采用室内放水冲刷动床试验,选取了平均沟深、平均沟宽及断面宽深比等作为细沟基本形态参数,分析了坡面细沟形态与水力学特性、侵蚀产沙的定量关系,并建立坡面侵蚀经验预测方程。结果表明:1)沟深随坡度增大而增大,沟宽随坡度增大而减小,两者随流量的变化不明显,细沟断面宽深比随坡度和流量的增加逐渐减小;2)同一试验条件下,坡面含沙量的增加使细沟断面形态整体由"窄深式"趋向"宽浅式";3)单位水流功率、水流功率与坡面细沟形态参数的关系最为密切(r0.784,p0.01),平均沟宽与水力学参数关系不显著;4)平均沟深与细沟形态综合量化参数对坡面产沙有较好的预测效果(R20.747,NES0.755,p0.01);5)引入坡面土壤黏粒含量参数后,基于细沟形态参数与坡面土壤黏粒含量的坡面侵蚀经验预测方程可信程度与预测精度显著提高(R20.879,NES0.887,p0.01)。该研究为坡面侵蚀预测与侵蚀机理研究提供参考依据。     

上海市水力侵蚀现状与水土保持措施分析

为研究上海市水土流失及措施现状,以第一次全国水利普查水土保持情况普查结果为基础,结合上海市基本情况,分析上海市水力侵蚀现状和水土保持措施情况。结果表明,上海市水土流失面积超过了200km^2,水土流失以河道两岸和湖泊沿岸的坍塌淤浅为主要特征,建设项目施工造成的人为水土流失也是上海市水土流失的一个重要方面。上海市中心城区水土保持措施较完善,但郊区部分河道还没有采取有效护坡措施,基本处于自然状态,很容易发生水土流失;因此,河道边坡和湖泊岸线的护岸整治、海岸滩涂的保滩促淤治理是上海市水土保持工作的重点,同时还应加强建设项目的监管和水土保持监测,以防止人为水土流失。     

坡面水蚀比尺模型室内外相似性试验研究

对野外和室内在25°陡坡、人工降雨条件下的侵蚀产沙试验进行了对比分析,结果表明:在降雨强度相同或相近时,室内外降雨侵蚀力非常接近,但是土壤可蚀性却相差4倍左右;当其它影响因素如土壤容重、土壤前期含水量等相同或相近时,仅要达到累计侵蚀产沙量的相似,室内坡面模型可以采用2∶1的几何比尺,该比尺下室内外侵蚀产沙量的误差小于10%;从侵蚀产沙速率来看,室内外试验侵蚀产沙的过程差异较大;室内外试验都是降雨强度越大,坡面产生的细沟数量越多,并且细沟的平均长度、宽度、深度也越大;但要做到室内外坡面形态发育的相似还存在较大难度。