坡度对降雨径流挟沙能力影响的模拟试验

王照润; 高建恩; 周凡凡; 王鹭; 张元元; 高哲; 李兴华

doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.01.015

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

坡度对降雨径流挟沙能力影响的模拟试验

更新时间：2025-03-12

- 坡度对降雨径流挟沙能力影响的模拟试验
- Simulation Experimental Study on the Impact of Slope Gradients on Sediment Carrying Capacity of Rainfall Runoff
- 水土保持学报 2023年37卷第1期页码：97-102
- 作者机构：
  
  1. 西北农林科技大学水土保持研究所, 陕西杨凌,712100
  2. 中国科学院水利部水土保持研究所, 陕西杨凌,712100
  3. 水利部水土保持生态工程技术研究中心, 陕西杨凌,712100
  4. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院, 陕西杨凌,712100
- 作者简介：
  
  [ "王照润(1997-),男,硕士研究生,主要从事水土保持工程研究。E-mail:wangzhaorun0513@126.com" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(41877078,41371276);陕西省重点研发计划项目(2020ZDLSF06-03-01);国家重点研发计划项目(2021YFD1900704,2017YFC0504703)
- DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.01.015
  中图分类号： S157.1
- 纸质出版：2023
- 稿件说明：
移动端阅览
王照润, 高建恩, 周凡凡, 等. 坡度对降雨径流挟沙能力影响的模拟试验[J]. 水土保持学报, 2023,37(1):97-102.

WANG Zhaorun, GAO Jianen, ZHOU Fanfan, et al. Simulation Experimental Study on the Impact of Slope Gradients on Sediment Carrying Capacity of Rainfall Runoff[J]. 2023, 37(1): 97-102.
王照润, 高建恩, 周凡凡, 等. 坡度对降雨径流挟沙能力影响的模拟试验[J]. 水土保持学报, 2023,37(1):97-102. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.01.015.

WANG Zhaorun, GAO Jianen, ZHOU Fanfan, et al. Simulation Experimental Study on the Impact of Slope Gradients on Sediment Carrying Capacity of Rainfall Runoff[J]. 2023, 37(1): 97-102. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2023.01.015.

摘要

高陡边坡降雨径流侵蚀输移能力是一个重要的科学问题。通过室内模拟降雨试验研究相同雨强不同坡度和坡长条件下的降雨径流侵蚀输移规律。结果表明:(1)试验条件下

水深与水力坡度的1/3次方呈负相关

与坡长的3/5次方呈正相关

流速与水力坡度和水深呈幂函数增加;(2)相同雨强裸坡条件下

径流含沙量与水力坡度的1/2次方呈正相关

与坡长的4/5次方呈正相关。水流挟沙能力约与水力坡度的1/2次方呈正相关。(3)降雨径流的水流紊动扩散作用与重力作用的比值较明渠水流偏大

表明雨滴打击的紊动作用较明显

给出挟沙能力公式。与常用的河流泥沙挟沙能力公式比较

系数偏大

指数偏小。研究成果对深入分析降雨径流侵蚀输移的机制具有重要意义。

Abstract

Rainfall runoff erosion transport capacity of high and steep slopes is an important scientific problem. The law of runoff erosion transport under the condition of the same rainfall intensity and different gradients and slope length was studied by indoor simulated rainfall experiment. The results showed that: (1) Under the test conditions

the flow depth was inversely proportional to the 1/3 power of hydraulic gradient and directly proportional to the 3/5 power of slope length

and the flow velocity increased in positive proportion to hydraulic gradient and flow depth. (2) Under the condition of bare slope with the same rain intensity

the runoff sediment concentration was directly proportional to the 1/2 power of hydraulic gradient

was proportional to the 4/5 power of the slope length. The sediment carrying capacity of water flow was directly proportional to the 1/2 power of hydraulic gradient. (3) The ratio of the turbulent diffusion effect of rainfall runoff to the effect of gravity was larger than that of open channel flow

indicating that the turbulent effect of raindrops is more obvious

the formula of sediment carrying capacity is given. Compared with the commonly used formula of river sediment carrying capacity

the coefficient was larger and the index smaller. The research results are of great significance for in-depth analysis of the mechanism of rainfall-runoff erosion and transport.

关键词

Keywords

references

Alonso C V, Neibling W H, Foster G R. Estimating sediment transport capacity in watershed modeling[J].Transaction of the ASAE,1981,24(5):1211-1220.

Julien P Y, Simons D B. Sediment transport capacity of overland flow[J].Transactions of the ASAE,1985,28(3):755-762.

张科利,唐克丽.黄土坡面细沟侵蚀能力的水动力学试验研究[J].土壤学报,2000,37(1):9-15.

费祥俊,邵学军.泥沙源区沟道输沙能力的计算方法[J].泥沙研究,2004(1):1-8.

余明辉,刘高峰.非均匀沙水流挟沙力公式的初步研究[J].泥沙研究,2001(3):25-29.

费祥俊.悬移质水流挟沙能力与输沙特性[J].泥沙研究,2003(3):30-34.

张光辉.国外坡面径流分离土壤过程水动力学研究进展[J].水土保持学报,2000,14(3):112-115.

张光辉.坡面水蚀过程水动力学研究进展[J].水科学进展,2001,12(3):395-402.

Govers G, Rauws G. Transporting capacity of overland flow on plane and on irregular beds[J].Earth Surface Processes and Landforms,2010,11(5):515-524.

张光辉,卫海燕,刘宝元.坡面流水动力学特性研究[J].水土保持学报,2001,15(1):58-61.

Nearing M A, Norton L D, Bulgakov D A, et al. Hydraulics and erosion in eroding rills[J].Water Resources Research,1997,33(4):865-876.

Rauws G. Laboratory experiments on resistance to overland flow due to composite roughness[J].Journal of Hydrology,1988,103(1/2):37-52.

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

张晴雯,雷廷武,潘英华,等.细沟侵蚀动力过程极限沟长试验研究[J].农业工程学报,2002,18(2):32-35.

郑粉莉,赵军.人工模拟降雨大厅及模拟降雨设备简介[J].水土保持研究,2004,11(4):177-178.

左烽林,钟守琴,冉卓灵,等.紫色土丘陵区新改土坡面产流产沙及水动力学参数特征[J].水土保持学报,2018,32(1):59-66.

张瑞瑾.河流泥沙动力学[M].北京:中国水利水电出版社,1998:48-55.

刘俊娥,王占礼,袁殷,等.黄土坡面薄层流产流过程试验研究[J].干旱地区农业研究,2010,28(5):223-227.

Fox D M, Bryan R B. The relationship of soil loss by interrill erosion to slope gradient[J].Catena,2000,38(3):211-222.

朱首军,李占斌.水力学[M].北京:科学出版社,2013:75-79.

陈晓安,蔡强国,张利超,等.黄土丘陵沟壑区不同雨强下坡长对坡面土壤侵蚀的影响[J].土壤通报,2011,42(3):721-725.

陈超,雷廷武,班云云,等.东北黑土坡耕地不同水力条件下坡长对土壤细沟侵蚀的影响[J].农业工程学报,2019,35(5):155-162.

开静芸.坡面流挟沙能力计算方法[D].陕西杨凌:西北农林科技大学,2017.

武汉水利电力学院河流泥沙工程学教研室.河流泥沙工程学.上册[M].北京:水利出版社,1981:138-163.

陈雪峰,陈立,李义天.高、中、低浓度挟沙水流挟沙力公式的对比分析[J].武汉水利电力大学学报,1999,32(5):1-5.

钱宁,万兆惠.泥沙运动力学[M].北京:科学出版社,2003:364-374.

刘青泉,陈力,李家春.坡度对坡面土壤侵蚀的影响分析[J].应用数学和力学,2001,32(5):449-457.

李兴华.黄土高陡边坡降雨侵蚀径流运动过程及输沙规律研究[D].陕西杨凌:西北农林科技大学,2021.

浏览量

712

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

草被覆盖、雨强和坡度对黄土坡面径流含沙量的影响

土石混合崩积体坡面细沟径流流速试验研究

坡面降雨径流侵蚀输沙的不平衡特性研究