单块光伏组件下垫面溅蚀空间格局及其主控因子

王辉; 胡睿哲; 喻启华; 朱俊; 郭培

doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.05.023

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单块光伏组件下垫面溅蚀空间格局及其主控因子

基础研究 | 更新时间：2026-10-21

- 单块光伏组件下垫面溅蚀空间格局及其主控因子
- Spatial Patterns of Splash Erosion on Underlying Surface of Single Photovoltaic Panel and Their Dominant Controlling Factors
- 水土保持学报 2026年40卷第5期页码：152-159
- 作者机构：
  
  1.湖南农业大学水利与土木工程学院，长沙 410128
  2.湖南省灌区精准控灌工程技术研究中心，长沙 410128
- 作者简介：
  
  王辉（1973—），男，博士，教授，博士生导师，主要从事土壤物理与农业水土环境研究。E-mail：wanghuisb@126.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(52509055);校级科学研究项目(25SF065)
- DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.05.023
  中图分类号： S157.1
- CSTR：32310.14.stbcxb.2026.05.023
- 收稿：2026-03-09，
  
  修回：2026-04-23，
  
  录用：2026-04-29，
  
  网络首发：2026-08-27，
  
  纸质出版：2026-10-28
- 稿件说明：
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王辉，胡睿哲，喻启华，等.单块光伏组件下垫面溅蚀空间格局及其主控因子［J］.水土保持学报，2026，40（5）：152-159.

Wang Hui， Hu Ruizhe， Yu Qihua， et al. Spatial patterns of splash erosion on underlying surface of single photovoltaic panel and their dominant controlling factors［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2026，40（5）：152-159.
王辉，胡睿哲，喻启华，等.单块光伏组件下垫面溅蚀空间格局及其主控因子［J］.水土保持学报，2026，40（5）：152-159. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.05.023. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.05.023.

Wang Hui， Hu Ruizhe， Yu Qihua， et al. Spatial patterns of splash erosion on underlying surface of single photovoltaic panel and their dominant controlling factors［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2026，40（5）：152-159. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.05.023. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.05.023.

摘要

目的

明确溅蚀主控因子，为光伏电站科学安装与板下水土保持措施布设提供理论依据。

方法

采用室内可控模拟试验，以单块光伏组件为研究对象，构建下垫面溅蚀动态模拟平台。设置降雨强度（20、40、60、80、100 mm/h）、组件倾角（16°、18°、20°、22°）和下沿离地高度（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 m）3个因素，开展完全组合试验，并采用方差分解量化因子贡献率与交互作用。

结果

1）溅蚀总面积随降雨强度呈显著指数增长，增幅达198%~478%，

0.001；降雨强度对总溅蚀面积和逆向溅蚀面积的贡献率分别为68.04%和71.73%，为主控因子。2）下沿离地高度为次要控制因子，高度由1.0 m增至3.0 m时溅蚀总面积增加79%~191%，且与降雨强度存在显著交互作用。3）倾角对溅蚀总面积影响较小，贡献率为1.27%，但对顺向溅蚀贡献率达41.26%，显著调控溅蚀方向分配。4）逆向溅蚀在所有处理中均占主导地位，占比为68.27%~92.08%，为溅蚀主导方向。降雨强度升高使最远溅蚀距离扩大；下沿离地高度呈先增后稳趋势，倾角对溅蚀最远距离影响较弱。

结论

光伏板下沿折边结构决定逆向主导的基本格局，降雨强度驱动溅蚀尺度扩展，下沿离地高度调控空间范围，倾角主导方向分异，三者在滴水线处形成耦合控制机制。

Abstract

Objective

This study aims to identify the dominant controlling factors of splash erosion， thereby providing a theoretical basis for the scientific installation of photovoltaic power stations and the layout of soil and water conservation measures under the panels.

Methods

A controlled indoor simulation experiment was conducted using a single photovoltaic panel as the research object， and a dynamic simulation platform for splash erosion on the underlying surface was established. Three factors were considered： rainfall intensity （20， 40， 60， 80， and 100 mm/h）， panel tilt angle （16°， 18°， 20°， and 22°）， and lower-edge height above ground （1.0， 1.5， 2.0， 2.5， and 3.0 m）. A complete combination experiment was conducted， and variance decomposition was used to quantify factor contribution rates and interactions.

Results

1） Total splash erosion area increased exponentially with rainfall intensity， with an increase of 198%-478% （

0.001）. Rainfall intensity contributed 68.04% and 71.73% to the total splash erosion area and backward splash erosion area， respectively， indicating that it was the dominant controlling factor. 2） Lower-ed

ge height was the secondary controlling factor. When the height increased from 1.0 m to 3.0 m， the total splash erosion area increased by 79%-191%， and a significant interaction with rainfall intensity was observed. 3） Panel tilt angle had little effect on the total splash erosion area， with a contribution rate of 1.27%， but it contributed 41.26% to forward splash erosion， significantly regulating the directional distribution of splash erosion. 4） Backward splash erosion dominated under all treatments， accounting for 68.27%-92.08% and representing the dominant erosion direction. Increasing rainfall intensity expanded the maximum splash distance. The lower-edge height showed a trend of initial increase followed by stabilization， whereas the tilt angle had a relatively weak effect on the maximum splash distance.

Conclusion

The folded-edge structure at the lower margin of the photovoltaic panel determines the basic backward-dominated splash pattern. Rainfall intensity drives the expansion of splash erosion， lower-edge height regulates the spatial extent， and tilt angle dominates directional differentiation. Together， these three factors form a coupled control mechanism at the drip line.

关键词

Keywords

references

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