黄土丘陵沟壑区不同雨强下坡面侵蚀空间异质性及其机理

作     者：李朋飞 曹凯 胡晋飞 高健键 郝铭揆 党恬敏 高晨迪 Li Pengfei;Cao Kai;Hu Jinfei;Gao Jianjian;Hao Mingkui;Dang Tianmin;Gao Chendi

作者机构：西安科技大学测绘科学与技术学院西安710054 黄河水利委员会绥德水土保持科学试验站陕西榆林719000 黄河流域水土保持生态环境监测中心西安710021 

出 版 物：《水土保持研究》 (Research of Soil and Water Conservation)

年 卷 期：2025年第32卷第1期

页      面：1-12页

核心收录：

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 090707[农学-水土保持与荒漠化防治] 0907[农学-林学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项项目(2022YFE0119200) 国家自然科学基金项目(41977059,U2243211,42207407) 中国水利部重大科技项目(SKS-2022092) 陕西省自然科学基金项目(2022JQ-259) 陕西省教育厅基金(22JK0463) 

主　　题：侵蚀 沉积 水动力学 模拟降雨 三维激光扫描仪 黄土丘陵沟壑区 

摘      要：[目的]明晰野外坡面侵蚀沉积精细时空分布特征及水动力学参数间的联系,以深入坡面侵蚀产沙过程的认识。[方法]以黄土丘陵沟壑区辛店沟流域自然坡面的3个径流小区(5 m×1.5 m)为研究对象,分别在90,120,150 mm/h雨强下进行连续10场降雨试验,同时结合地基三维激光扫描技术,研究坡面侵蚀沉积时空特征,探讨不同坡段水力学参数变化特征及其与坡面侵蚀率、产沙率的关系。[结果](1)随着雨强的增大,坡面侵蚀加重,以D,E坡段较为严重,沉积减小且分散,以E坡段最为明显;侵蚀面积而言:90,150 mm/h下,B坡段最大,C坡段次之,D坡段最小;120 mm/h雨强下,B坡段最大,D坡段次之,C坡段最小。(2)连续降雨作用下,水力学参数影响坡面粗糙度变化,坡面粗糙度又反作用于水力学参数,致使水动力学参数出现波动变化,当土体逐渐饱和达到稳定的入渗,水动力学参数逐渐趋于稳定;同一雨强下,距离坡顶长度与雷诺数、弗劳德数、单位径流功率成正比,与径流剪切力、Darcy-Weisbach阻力系数成反比。(3)90,120 mm/h雨强下,径流功率是侵蚀过程中重要的水动力学参数,Darcy-Weisbach阻力系数和单位径流功率认为是坡面产沙过程重要的水动力学参数,皆为线性函数关系;150 mm/h雨强下,水动力学与侵蚀率、产沙率无关。[结论]在不同雨强下,坡面侵蚀与水动力学参数之间的关系存在差异,其中径流功率、Darcy-Weisbach阻力系数和单位径流功率是自然坡面产沙过程的重要参数,且二者呈线性关系。