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在众多的侵蚀方式中,细沟侵蚀的水土流失量占据了总流失量的七成以上,它为黄土高原的水土流失贡献巨大,为此细沟侵蚀而受到国内外学者的青睐。而跌坑是细沟侵蚀中常见的微地貌形态,它是形成细沟的必要条件,如果没有跌坑的产生,细沟就很难形成。因此,通过探讨细沟水流与跌坑特征(跌坑特征是指跌坑间距和跌坑深度,本次试验仅考虑跌坑间距)响应机制,以期为细沟发育影响因素及坡面细沟流侵蚀的影响因素研究提供进一步补充,同时对提出切实合理的细沟侵蚀的防治方法以及控制黄土高原侵蚀现状都具有积极的意义。本次试验以杨凌樓土为研究目标,进行了四种跌坑间距(40、50、60、70cm)、三种坡度(15°、20°、25°)与五种流量(2.4、3.6、4.8、6.0、7.2L/min)条件下的室内放水冲刷试验,研究了跌坑对细沟水流水动力学特性的影响特征、细沟纵断面形态的研究以及跌坑对细沟水流侵蚀产沙的研究。结果表明:(1)细沟流平均流速与跌坑间距、流量和坡度三者之间呈现很好的幂函数相关关系,且在本试验工况下,影响细沟水流的平均流速的程度从大到小为:坡度>流量>跌坑间距;本次试验坡面细沟流的弗劳德数都大于1,说明细沟流流型在此次试验中为急流状态;本次试验范围内坡面水流雷诺数的变化范围为503.68~2718.49,说明水流的流态主要处在紊流。(2)当流量相同时,无量纲参数L/H(跌坑间距与跌坑深度的比值)与预设跌坑间距成负相关关系;本次试验各组次的跌坑发育系数SP值(发育较为成熟的细沟,冲刷结束后沟道轮廓外沿的曲线长度与初始床面沟道曲线长度的比值)都介于1.010~1.067之间,且SP与预设跌坑间距成正相关关系;曼宁糙率系数n与无量纲参数L/H呈正相关关系;无量纲参数L/H值与消能率δ呈线性关系;曼宁糙率系数n和消能率δ与SP都呈负相关关系。(3)水流含沙量与坡度、流量和跌坑间距之间呈幂函数关系,且各因素对水流含沙量的影响程度为:坡度>流量>跌坑间距。将平均含沙量与平均流速拟合,发现二者呈较好的线性增长关系。本次试验黄土坡面径流侵蚀产沙可以明显分为3个阶段:细沟初期阶段、细沟剧烈发育阶段、细沟稳定阶段,且细沟剧烈发育阶段侵蚀产沙量占总产沙量的56.19~68.33%;本次试验条件下调控系数的变化范围为0.468
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