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      不同雨強(qiáng)及坡度下坡面流的水動(dòng)力特性

      2015-12-06 09:43:25梁志權(quán)卓慕寧郭太龍謝真越廖義善張思毅李定強(qiáng)
      關(guān)鍵詞:雨強(qiáng)紅壤水深

      梁志權(quán),卓慕寧,郭太龍,謝真越,廖義善,張思毅,李定強(qiáng)

      1. 中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所,廣東 廣州510640;2. 廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所//廣東省農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510650;3. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049;4. 中國(guó)科學(xué)院廣州分院//廣東省科學(xué)院,廣東 廣州 510650

      不同雨強(qiáng)及坡度下坡面流的水動(dòng)力特性

      梁志權(quán)1,2,3,卓慕寧2,郭太龍2,謝真越2,廖義善2,張思毅2,李定強(qiáng)4*

      1. 中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所,廣東 廣州510640;2. 廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所//廣東省農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510650;3. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049;4. 中國(guó)科學(xué)院廣州分院//廣東省科學(xué)院,廣東 廣州 510650

      土壤侵蝕是中國(guó)南方多雨區(qū)面臨的一個(gè)重大環(huán)境問(wèn)題,研究不同降雨條件下紅壤坡面的水動(dòng)力特性,對(duì)于認(rèn)識(shí)紅壤侵蝕過(guò)程具有重要的意義。采用室內(nèi)人工模擬降雨試驗(yàn),研究了不同雨強(qiáng)(60、90、120、180、270 mm·h-1)和不同坡度(5°、10°、15°、20°、25°)條件下紅壤坡面的侵蝕特征,分析測(cè)定了侵蝕過(guò)程中的流速、水深及單寬流量,探討它們隨雨強(qiáng)及坡度的變化規(guī)律。結(jié)果表明,相同雨強(qiáng)下沿程流速隨著坡度增大而呈增大的趨勢(shì),坡度為20°的流速大于另外3種坡度(10°、15°和25°)的流速;隨著雨強(qiáng)的增加,坡面流平均水深不斷增大。不同雨強(qiáng)條件下,坡度為10°的坡面徑流平均水深相對(duì)較大,而在中大雨強(qiáng)下,當(dāng)坡度為20°和25°時(shí)平均水深均處于較低水平;在同一坡度下,坡面單寬流量隨著雨強(qiáng)增大而增大,兩者呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系,決定系數(shù)均大于0.91;隨著坡度的增加,單寬流量在10°和20°附近分別出現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢(shì),坡度對(duì)單寬流量影響存在臨界坡度,其變化值在10°附近。試驗(yàn)結(jié)果揭示了試驗(yàn)槽內(nèi)紅壤坡面侵蝕過(guò)程中雨強(qiáng)、坡度與水動(dòng)力特性的關(guān)系。

      模擬降雨;紅壤;坡面侵蝕;水動(dòng)力學(xué)特性

      華南紅壤區(qū)占中國(guó)土地總面積的22%,這一地區(qū)熱量豐富,生產(chǎn)力較高。但是,華南地區(qū)降雨量大,長(zhǎng)期的土地開(kāi)發(fā)利用導(dǎo)致養(yǎng)分淋溶與水土流失嚴(yán)重。如何防控土壤侵蝕以維持土地生產(chǎn)力一直是華南地區(qū)一個(gè)重大的環(huán)境問(wèn)題。影響水土流失的因素很多,包括降雨特征、下墊面條件、土壤水分物理特性等。強(qiáng)降雨條件下的坡面水流是華南地區(qū)土壤侵蝕的主要?jiǎng)恿?,引起土壤顆粒分散、剝離、泥沙輸移和沉積。坡面流是降水扣除地面截留、填洼與下滲等損失后,在坡面上形成的一種淺層明流,其水動(dòng)力學(xué)特性對(duì)于坡面侵蝕預(yù)報(bào)模型的構(gòu)建具有重要的理論意義。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)坡面流做了很多工作(Foster等,1984;Abrahams等,1996)。江忠善和宋文經(jīng)(1988)討論了坡面流速的影響因素;姚文藝(1993)根據(jù)試驗(yàn)資料建立了不同流態(tài)坡面流速計(jì)算式;也有些學(xué)者(Shen,1973;姚文藝,1996)從阻力規(guī)律特性對(duì)坡面流展開(kāi)研究,主要依據(jù)Darcy-weisbach阻力參數(shù)和曼寧系數(shù)反映坡面流阻力特性。前人建立起的多種不同侵蝕模型,對(duì)認(rèn)識(shí)坡面侵蝕過(guò)程提供了重要手段,但每一種坡面流模型均有其自身局限性,其中的關(guān)鍵因素是華南地區(qū)獨(dú)特的氣候和紅壤自身的特性。

      首先,華南紅壤區(qū)土壤具有獨(dú)特性,長(zhǎng)期高溫高雨量下的風(fēng)化使華南紅壤侵蝕潛力大,目前對(duì)暴雨驅(qū)動(dòng)下的紅壤坡面侵蝕機(jī)制方面的研究較為缺乏;其次,華南地貌多為山地丘陵,地形坡度大;再次,雨熱不同季,干濕交替明顯造成坡耕地嚴(yán)重的水土流失(朱麗琴和王莉,2012)。因此,針對(duì)華南地區(qū)強(qiáng)度大、歷時(shí)長(zhǎng)、大暴雨事件頻發(fā)的降雨特點(diǎn)和紅壤區(qū)坡耕地地形特點(diǎn),研究不同雨強(qiáng)及坡度下華南紅壤坡面侵蝕過(guò)程,可以為本地區(qū)水土流失的防控提供重要的科學(xué)依據(jù)。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,開(kāi)展室內(nèi)人工模擬降雨試驗(yàn),研究不同雨強(qiáng)及坡度條件下紅壤坡面流的水動(dòng)力特性,分析紅壤水土流失過(guò)程中的流速、水深及單寬流量變化特征,對(duì)于認(rèn)識(shí)紅壤侵蝕過(guò)程與尋找科學(xué)對(duì)策具有重要意義。

      1 材料與方法

      1.1 降雨及坡面土槽系統(tǒng)

      試驗(yàn)設(shè)在廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所人工模擬降雨大廳內(nèi)進(jìn)行。裝配國(guó)際先進(jìn)的下噴式模擬降雨器,有效降雨高度13.4 m,可以使所有的雨滴達(dá)到終點(diǎn)速度。降雨均勻度與自然降雨相似,可進(jìn)行 15~400 mm·h-1的各種雨強(qiáng)模擬降雨,均勻度>85%。可滿足紅壤區(qū)不同侵蝕模擬的要求。

      試驗(yàn)土槽為可移動(dòng)式變坡鋼槽,規(guī)格為 2 m×0.5 m×0.5 m,根據(jù)紅壤區(qū)坡耕地形特點(diǎn)(王學(xué)強(qiáng)等,2007;張會(huì)茹等,2009),共設(shè)計(jì)5種坡度(5°、10°、15°、20°、25°);根據(jù)華南地區(qū)常見(jiàn)的雨強(qiáng)范圍和南方短歷時(shí)暴雨計(jì)算方法(劉麗詩(shī),2007),設(shè)計(jì)5種雨強(qiáng)(60、90、120、180、270 mm·h-1),每個(gè)處理設(shè)1次重復(fù),共計(jì)降雨場(chǎng)次25次。試驗(yàn)用土采自廣州郊區(qū)的棄耕地,土壤初始容積含水量為w=8%,用于試驗(yàn)的土壤前期經(jīng)風(fēng)干后水分含量約為 w=5.2%,土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.89、0.079、0.249、24.6 g·kg-1。試驗(yàn)前過(guò)2 mm的孔篩,粒徑可劃分為:< 0.002 mm,0.002~0.05 mm,> 0.05 mm。各級(jí)粒徑質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為8.9%、35.4%、55.7%。

      1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

      試驗(yàn)前1天向填裝土壤噴撒一定量的蒸溜水在土壤表面(水量根據(jù)控制的含水量w=8%和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)含水量的差值進(jìn)行計(jì)算),在土壤表面覆蓋薄膜以防止水分蒸發(fā);裝土前需要均勻攪拌土壤。試驗(yàn)土槽采用分層裝土,首先在槽底部鋪設(shè)一層 5 cm厚的細(xì)砂,其上以10 cm為間隔,共裝填50 cm的供試土壤。槽壁上以10 cm為間隔劃出刻度線,再根據(jù)每層土槽的體積和所需裝土容重計(jì)算出每層土壤質(zhì)量,通過(guò)稱量將每層土壤容重控制在 1.25 g·cm-3。填土?xí)r采用邊填充邊壓實(shí)的方法,每層裝好后用鋼毛刷將表面刮平打毛(最上面的一層則不打毛),以使相鄰2層土壤之間不產(chǎn)生分層效應(yīng)。由于模擬的坡面無(wú)植被覆蓋,故無(wú)需考慮植被情況。裝土容重與原狀土相同,因此松緊度近似,能夠保證不同雨強(qiáng)、坡度實(shí)驗(yàn)的坡面土壤結(jié)構(gòu)、土層結(jié)構(gòu)一致。試驗(yàn)結(jié)束后清理槽內(nèi)所有土壤,按相同的土壤容重、含水量填裝未經(jīng)試驗(yàn)的土壤,盡可能縮小每場(chǎng)試驗(yàn)的土槽間的差異。

      本試驗(yàn)研究不同雨強(qiáng)、坡度對(duì)華南紅壤坡面流水力學(xué)特性——流速、平均水深和單寬流量的定量影響。從開(kāi)始降雨記時(shí),對(duì)產(chǎn)流時(shí)間進(jìn)行記錄。產(chǎn)流后開(kāi)始采集徑流段的徑流量、泥沙量,在最初的20 min內(nèi),每隔5 min采集1次,隨后的40 min里,則以10 min為間隔,共計(jì)歷時(shí)1 h。同時(shí),沿坡長(zhǎng)水流方向,在槽邊上以20 cm為間隔,把坡長(zhǎng)劃分為10個(gè)坡段,采用染色劑法(KMnO4溶液)測(cè)量染色劑通過(guò)各坡段所需的時(shí)間,每隔 10 min對(duì)各坡段進(jìn)行測(cè)定,將6次的測(cè)量值平均后,再換算出不同坡段的平均流速,分別乘以不同的修正系數(shù)0.67、0.70、0.80得到該斷面層流、過(guò)渡流和紊流的平均流速(Abrahams等,1986;潘成忠和上官周平,2007)。由于染色劑法在測(cè)量坡度較小且坡長(zhǎng)小于 1.5 m時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的誤差(羅榕婷,2010),故結(jié)果分析中沒(méi)有對(duì)坡度為5°條件下的沿程流速進(jìn)行討論。降雨實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,測(cè)量所有徑流樣的體積,并用烘干稱質(zhì)量法測(cè)定徑流含沙量,所有樣品重復(fù)數(shù)為1次。采用水動(dòng)力特性參數(shù)并基于明渠水力學(xué)理論(吳持恭,1998)進(jìn)行計(jì)算。統(tǒng)計(jì)所有坡段的流速;所得平均值乘以修正系數(shù)得到全坡長(zhǎng)平均流速。平均水深用式(1)進(jìn)行計(jì)算。單寬流量采用容積法,用式(2)計(jì)算。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,顯著性水平為0.01。

      2 結(jié)果與討論

      2.1 不同雨強(qiáng)及坡度條件下沿程流速的變化

      坡面水流速度是坡面徑流主要的水動(dòng)力要素之一,其變化影響著坡面水蝕的顆粒剝離、泥沙輸移和沉積過(guò)程。經(jīng)計(jì)算驗(yàn)證,該坡面流的流態(tài)為層流,修正系數(shù)為0.67。統(tǒng)計(jì)得到沿程0.6、1.0、1.4、1.8 m處的流速,試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。從圖1曲線可看出,相同雨強(qiáng)下薄層水流的沿程流速不斷增大,坡長(zhǎng)對(duì)流速的影響顯著,而0.6和1.0 m處的水流速度的差異性很小,說(shuō)明坡長(zhǎng)對(duì)流速的影響隨沿程距離的增大而增強(qiáng)。趙小娥等(2009)認(rèn)為50 mm·h-1下坡長(zhǎng)對(duì)流速的影響很大。除了雨強(qiáng)為120 mm·h-1外,當(dāng)坡度為20°時(shí)水流速度大于另外3種坡度(10°、15°和25°),表明流速的差異性是由降雨強(qiáng)度、坡度等因素共同決定的。當(dāng)雨強(qiáng)分別為120、90和60 mm·h-1時(shí),除坡度為20°之外,從3種不同坡度(10°、15°和 25°)所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,紅壤坡面侵蝕過(guò)程中,水流速度差異性很小,表明在中低雨強(qiáng)下,坡長(zhǎng)大小對(duì)流速影響更為顯著;當(dāng)雨強(qiáng)較大時(shí)(180和270 mm·h-1),同坡度下流速也較大,而且不同坡度下流速相差也較大,說(shuō)明雨強(qiáng)較大時(shí),雨強(qiáng)為主要影響因子,這與呂宗強(qiáng)等(2010)采用人工降雨模擬薄層水流的流速變化結(jié)論相似。根據(jù)層流的謝才公式和紊流的曼寧公式,流速總是隨著坡度的增大而增大的,而目前土壤侵蝕機(jī)理分析及模型構(gòu)建、坡面流速計(jì)算大都采用上述2式,與本文結(jié)論有所不同。因此,很有必要對(duì)坡面流水力學(xué)特性與坡度的關(guān)系進(jìn)行更進(jìn)一步的深入研究。

      圖1 不同雨強(qiáng)及坡度條件下沿程流速的變化Fig. 1 Flow velocity change with slope length under different simulated rainfalland slope gradient

      圖2 不同雨強(qiáng)及坡度條件下平均水深的變化Fig. 2 Average flow depth change under different simulated rainfall and slope gradient

      2.2 不同雨強(qiáng)及坡度條件下平均水深的變化

      與坡面水流速度一樣,平均水深也是最基本的水動(dòng)力學(xué)特性之一。但由于坡面水流水層較薄,同時(shí)受到下墊面條件、降雨強(qiáng)度等因素的影響,邊界擾動(dòng)較強(qiáng)烈,水深復(fù)雜多變。平均水深與降雨強(qiáng)度、坡度的關(guān)系如圖2所示。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,徑流平均水深隨雨強(qiáng)的增加而增大。坡度對(duì)平均水深的影響比較復(fù)雜,不同坡度下水深隨雨強(qiáng)的變化有較大的差異。不同雨強(qiáng)下,坡度為 10°時(shí)水深為(1.67±0.43) mm,比坡度為15°、20°、25°時(shí)要大,顯著性水平分別為 0.05、0.04、0.04。在中大雨強(qiáng)下(120、180和270 mm·h-1),坡度為20°和25°時(shí)水深偏小,分別為(1.30+0.24) mm和(1.28+0.39) mm。這可解釋為隨著坡度的增大,試驗(yàn)土槽的受雨面積變?。桓鶕?jù)式(1)可知徑流量越小,則平均水深越小。呂宗強(qiáng)等(2010)采用測(cè)壓管水位差的方法,測(cè)得坡度較大時(shí)水深較小。張光輝等(2001)通過(guò)變坡土槽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)水深與流量和坡度間呈線性關(guān)系。目前對(duì)徑流水深的研究主要在室內(nèi)條件下開(kāi)展,以底部糙率相對(duì)穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)水槽進(jìn)行試驗(yàn)為主,大部分研究指出平均水深與流量和坡度間呈簡(jiǎn)單的冪函數(shù)關(guān)系(于朋等,2009)。目前關(guān)于降雨條件下坡面流理論尚不完善,對(duì)侵蝕水流的水動(dòng)力學(xué)機(jī)制探討是基于明渠水流理論假定,其水力要素之間的關(guān)系從形式上可借鑒明渠水流的公式近似求解。綜上所述,華南紅壤坡面徑流的平均水深受雨強(qiáng)及坡度雙因子影響;與流速類似,水深的差異性是由降雨強(qiáng)度、坡度等因素共同決定的;水深隨雨強(qiáng)的增加呈增大的趨勢(shì),中大雨強(qiáng)下水深受坡度的影響更為顯著。

      2.3 不同雨強(qiáng)及坡度條件下單寬流量特征

      坡面侵蝕過(guò)程中,土壤流失程度與坡面徑流等水文特征密切相關(guān)。其中,單寬流量作為比較重要的水動(dòng)力特征,直觀地反映流速、平均水深對(duì)紅壤侵蝕過(guò)程的影響。圖3為不同雨強(qiáng)及坡度條件下單寬流量的變化。從圖3曲線可看出,在同一坡度下,單寬流量隨雨強(qiáng)的增大而增大。擬合函數(shù)關(guān)系式如表1所示,雨強(qiáng)對(duì)單寬流量的影響較為顯著,兩者呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系,決定系數(shù)r2在0.91以上。這與部分學(xué)者的研究結(jié)論相似(趙小娥等,2009)。在同一雨強(qiáng)下,隨著坡度的增大,單寬流量2次呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢(shì),其變化在10°附近較為劇烈。首先,當(dāng)坡度增大至10°時(shí)單寬流量達(dá)到峰值,比另外4種坡度要大,這表明在10°附近存在臨界坡度;隨后在 15°時(shí)大幅度下降,并在 20°時(shí)略有上升。這可以解釋為隨著坡度的繼續(xù)增大,平均水深減少而流速增大。在20°時(shí)流速增大的幅度比水深減少的幅度要大,而流量與流速、水深密切相關(guān),故流量出現(xiàn)小范圍的增大。這進(jìn)一步表明華南紅壤坡面侵蝕的過(guò)程是由降雨強(qiáng)度、坡度等其他因素共同決定的。單寬流量與累積入滲量密切相關(guān)(耿曉東等,2009),相同條件下入滲量越小,則單寬流量越大。坡面侵蝕過(guò)程存在一個(gè)臨界坡度,當(dāng)坡度小于臨界值時(shí),徑流量隨坡度的增大而增大,反之,當(dāng)坡度大于臨界值時(shí),徑流量隨著坡度的增大而減少。蔡強(qiáng)國(guó)和陳浩(1989)認(rèn)為18°為一個(gè)臨界坡度,當(dāng)坡度小于18°時(shí),入滲量隨著坡度的增大而減?。划?dāng)坡度大于18°時(shí),坡度對(duì)入滲量影響不大。靳長(zhǎng)興(1996)則認(rèn)為15°是臨界坡度。另外,也有學(xué)者通過(guò)分析坡面流侵蝕機(jī)理和小區(qū)實(shí)測(cè)資料,得出臨界坡度與泥沙受力狀況有關(guān)的結(jié)論。但是,也有部分研究認(rèn)為,坡度范圍為0°~25°時(shí),單寬流量隨坡度的增大而減少,不存在臨界坡度。

      圖3 不同雨強(qiáng)及坡度條件下單寬流量特征Fig. 3 Unit width discharge characteristics under different simulated rainfall and slope gradient

      表1 單寬流量與雨強(qiáng)的擬合函數(shù)及相關(guān)性分析Table 1 Fitting function and correlation analysis between unit width discharge and rainfall intensity

      試驗(yàn)結(jié)果也顯示,在中小雨強(qiáng)條件下單寬流量的差異性較小,而在大雨強(qiáng)下差異性非常明顯,表明大雨強(qiáng)對(duì)產(chǎn)流影響較大。當(dāng)雨強(qiáng)分別為120、90、60 mm·h-1時(shí),從不同坡度所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,坡度對(duì)徑流的影響不顯著,表明在低雨強(qiáng)及中雨強(qiáng)下,單寬流量主要受雨強(qiáng)大小的影響,而受坡度的影響較小。此外,大雨強(qiáng)下坡度對(duì)單寬流量影響很大,尤其是坡度范圍為10°~20°。

      3 結(jié)論

      (1)相同雨強(qiáng)條件下,沿程水流速度不斷增大,坡長(zhǎng)對(duì)流速的影響顯著;當(dāng)坡度為20°時(shí),水流速度大于另外3種坡度(10°、15°和25°)。總的來(lái)說(shuō),坡長(zhǎng)對(duì)流速的影響隨著沿程距離的增大而增強(qiáng)。

      (2)平均水深均隨雨強(qiáng)的增加而呈增大的趨勢(shì)。不同雨強(qiáng)條件下,坡度為10°時(shí),坡面徑流平均水深相對(duì)較大;而中大雨強(qiáng)下 20°和 25°時(shí)平均水深均處于較低水平。

      (3)在同一坡度下,單寬流量隨雨強(qiáng)的增大而增大,兩者呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系,擬合函數(shù)的決定系數(shù)在 0.91以上,雨強(qiáng)對(duì)單寬流量的影響較為顯著。另外,隨著坡度的增大,單寬流量在10°和20°附近均出現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢(shì),坡面侵蝕過(guò)程存在臨界坡度,本研究的結(jié)果為10°附近。

      研究結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明了試驗(yàn)槽內(nèi)紅壤坡面侵蝕過(guò)程中雨強(qiáng)、坡度與水動(dòng)力特性的關(guān)系,但對(duì)降雨條件下的入滲量問(wèn)題研究不夠全面,要得到一般性的研究結(jié)論,尚需開(kāi)展一系列相關(guān)試驗(yàn)研究。

      ABRAHAMS A D, LI G, PARSONS J. 1996. Rill hydraulics on a semiarid hillslope, southern Arizona [J]. Earth Surface Processes and Landforms, 21(1): 35-47.

      ABRAHAMS A D, PARSONS A J, LUK S H. 1986. Resistance to overland-flow on desert hillslopes [J]. Journal of Hydrology, 88(3-4): 343-363.

      FOSTER G R, HUGGINS L F, MEYER L D. 1984. A laboratory study of rill hydraulics Shear stress relationships [J]. Transaction of ASAE, 27(3): 790-796.

      SHEN H W. 1973. Rainfall effect on sheet flow over smooth surface [J]. Transactions of ASAE, 99: 771-792.

      蔡強(qiáng)國(guó), 陳浩. 1989. 影響降雨擊濺侵蝕過(guò)程的多元回歸正交試驗(yàn)研究[J]. 地理研究, 8(4): 28-35.

      耿曉東, 鄭粉莉, 張會(huì)茹. 2009. 紅壤坡面降雨入滲及產(chǎn)流產(chǎn)沙特征試驗(yàn)研究[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 23(4): 39-43.

      江忠善, 宋文經(jīng). 1988. 坡面流速的試驗(yàn)研究[J]. 中國(guó)科學(xué)院西北水土保持研究所集刊, (7): 46-52.

      靳長(zhǎng)興. 1996. 坡度在坡面侵蝕中的作用[J]. 地理研究, 15(3): 57-61.

      劉麗詩(shī). 2007. 沿海地區(qū)可能最大暴雨及短歷時(shí)暴雨計(jì)算方法的研究[D]. 南京: 河海大學(xué): 71-72.

      羅榕婷, 張光輝, 沈瑞昌, 等. 2010. 染色劑測(cè)量坡面流流速的最佳測(cè)流區(qū)長(zhǎng)度研究[J]. 水文, 30(3): 5-9.

      呂宗強(qiáng), 雷孝章, 張鵬飛. 2010. 人工降雨條件下坡面流試驗(yàn)分析[J].水電能源科學(xué), 28(5): 1-3.

      潘成忠, 上官周平. 2007. 不同坡度草地含沙水流水力學(xué)特性及其攔沙機(jī)理[J]. 水科學(xué)進(jìn)展, 18(4): 490-495.

      王學(xué)強(qiáng), 蔡強(qiáng)國(guó), 和繼軍. 2007. 紅壤丘陵區(qū)水保措施在不同坡度坡耕地上優(yōu)化配置的探討[J]. 資源科學(xué), 29(6): 68-74.

      吳持恭. 1998. 水力學(xué)[M]. 4版. 北京: 高等教育出版社: 190-201.

      姚文藝. 1993. 坡面流流速計(jì)算的研究[J]. 中國(guó)水土保持, (3): 25-29.

      姚文藝. 1996. 坡面流阻力規(guī)律試驗(yàn)研究[J]. 泥沙研究, (1): 74-82.

      于朋, 雷孝章, 陳平安, 等. 2009. 坡面流水力學(xué)特性研究的進(jìn)展[J]. 四川水利, (4): 40-44.

      張光輝, 衛(wèi)海燕, 劉寶元. 2001. 坡面流水動(dòng)力學(xué)特性研究[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 15(1): 58-61.

      張會(huì)茹, 鄭粉莉, 耿曉東. 2009. 地面坡度對(duì)紅壤坡面土壤侵蝕過(guò)程的影響研究[J]. 水土保持研究, 16(4): 52-54.

      趙小娥, 魏琳, 曹叔尤, 等. 2009. 強(qiáng)降雨條件下坡面流的水動(dòng)力學(xué)特性研究[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 23(6): 45-57.

      朱麗琴, 王莉. 2012. 紅壤坡耕地水土流失綜合治理的實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)——以江西省南昌市進(jìn)賢縣為例[J]. 亞熱帶水土保持, 24(4): 26-29.

      Effects of Rainfall Intensity and Slope Gradient on Hydrodynamic Characterisics of Overland Flow

      LIANG Zhiquan1,2,3, ZHUO Muning2, GUO Tailong2, XIE Zhenyue2, LIAO Yishan2, ZHANG Siyi2, LI Dingqiang4
      1. Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China; 2. Guangdong Key Laboratory of Agricultural Environment Pollution Integrated Control//Guangdong Institute of Eco-Environmental and Soil Sciences, Guangzhou 510650, China; 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 4. Guangzhou Branch of Chinese Academy of Sciences//Guangdong Academy of Sciences, Guangzhou 510650, China

      Soil erosion is a critical environmental problem in south China. To investigate and understand erosion flow hydraulics could help to understand the erosion processes in this region. An simulated rainfall experiment was conducted to quantify the effects of rainfall intensity (60, 90, 120, 180, and 270 mm·h-1) and slope gradients (5°, 10°, 15°, 20°, and 25°) on flow velocity, flow depth and unit width discharge on runoff and soil erosion processes on red earth hillslopes. The results showed that in fixed rainfall intensity, the flow velocity increased along the slope length. The flow velocity occurring on the 20° slope was always higher than that on the other slopes (15°, 20°, and 25°). The average flow depth increased with the increase in rainfall intensity, and higher flow depth occurred on 10°, while lower flow depth occurred on 20° and 25° under the moderate and large rainfall intensity. In the same slope gradient, the unit width discharge significantly and linearly increased with increasing rainfall intensity, with r2>0.91. In addition, the unit width discharge at first increased and then decreased near 10° and 20°, respectively. The critical slope degree on effects of slope gradient on the unit width discharge and the value was near 10o. Results from this study expanded the understanding of the relationship among slope gradient, rainfall intensity, and erosion processes characteristics.

      simulated rainfall; red soil; hillslope erosion; hydrodynamic characteristics

      10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.04.014

      S157

      A

      1674-5906(2015)04-0638-05

      梁志權(quán),卓慕寧,郭太龍,謝真越,廖義善,張思毅,李定強(qiáng). 不同雨強(qiáng)及坡度下坡面流的水動(dòng)力特性[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2015, 24(4): 638-642.

      LIANG Zhiquan, ZHUO Muning, GUO Tailong, XIE Zhenyue, LIAO Yishan, ZHANG Siyi, LI Dingqiang. Effects of Rainfall Intensity and Slope Gradient on Hydrodynamic Characterisics of Overland Flow [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(4): 638-642.

      國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41171221);廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(S2012030006144;S2011020005896);廣東省水利廳委托項(xiàng)目(GPCGD112197FT141F1;GPCGD122197FD096F)

      梁志權(quán)(1989年生),碩士研究生,主要從事方向?yàn)樗帘3?。E-mail:quan_228@126.com *通信作者。李定強(qiáng)(1963年生),研究員,博士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)樗帘3峙c非點(diǎn)源污染。E-mail:lidq@gzb.ac.cn

      2015-04-02

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