黄土丘陵区土壤侵蚀链各垂直带能量转化特征研究.pdf

黄土丘陵区土壤侵蚀链各垂直带能量转化特征研究.PDFΞ
第 18 卷第 1 期干旱区资源与环境 Vol. 18 No. 1
2004 年 1 月 Journal of Arid Land Resources and Environment Jan. 2004
文章编号:1003 - 7578(2004) 01 - 117 - 05
黄土丘陵区土壤侵蚀链各垂直带能量转化特征研究
王文龙1 ,2 雷阿林3 李占斌1 ,4 唐克丽1
(1. 中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨凌,712100 ;
2. 西北农林科技大学,陕西杨凌,712100 ;
3. 水利部国家环保局长江流域水资源保护局,湖北武汉,430051 ; 4. 西安理工大学,陕西西安,710048)
Ξ
提要: 黄土坡面各种侵蚀方式以水流能量、侵蚀物质及侵蚀微地貌相关联,水流能量是
制约侵蚀物质和侵蚀微地貌的时空分异的本质原因。研究表明,雷诺数(Re) 、费罗德数(Fr) 及
过水断面单位能量( ∈) 等复合参数为判别不同侵蚀方式的水动力学指标。根据二维多坡段组
合模型实验结果,系统分析了土壤侵蚀链内细沟、浅沟及切沟发生的雷诺数、费罗德数及过水
断面单位能量指标的变化特征,建立起各种侵蚀方式发生变化与侵蚀能量之间的联系。
关键词: 土壤侵蚀链,垂直分带,能量转化
中图分类号: S157 文献标识码: A
土壤侵蚀链以各种侵蚀方式和侵蚀形态紧密联系,有序排列而构成一个有机的整体,在土壤侵蚀链
内又以水动力特征的突变而造成各种侵蚀方式和侵蚀形态沿垂向空间的分异,根据这种突变的特征,我
们研究了不同侵蚀方式的动力临界,对侵蚀链内的各种侵蚀方式进行了水力学分类。这里,我们从联系
的、动态的角度探讨各种侵蚀方式组合作用下,土壤侵蚀链能量迭加、转化及做功的基本规律。
1 实验与材料
实验采用二维多坡段组合模型,以黄土丘陵沟壑区垂向上梁峁坡面与沟谷坡面紧密相连所构成的
坡沟系统为原型。由于空间限制,建模时对各坡
段坡长进行了适当缩小。模型宽 2. 5m ,最高处
高度 6m ,底座高度 1. 0m ,水平投影长 14. 0m (包
括出口汇流段 1. 0m) 。其坡段划分,各坡段坡度
与坡长,以及代表地类和主要侵蚀方式如表 2 - 3
所示。空间形态如图 1 所示。
模型土取自杨陵附近的黄土母质,过 10cm
筛孔,分层装入模型槽内,底垫土带(距表层 1. 图 1 模型示意图
0m 以下) 容重控制在 1. 90~2. 00g/ cm3 之间,近 Fig. 1 Schematics of 2 dimension multi - slope sections model
表层带(表层以下 0. 2~1. 0m) 容重在 1. 70~1. 80g/ cm3 之间,表层耕作带(0~0. 20m 之间) 每次实验前
翻松并整平,容重控制在 1. 20g/ cm3 左右,土壤含水量控制在 15 %左右。实验分有上坡来水和无上坡来
水两组。选定雨强为 29. 7mm/ h、60. 5mm/ h、90. 2mm/ h ,一次降雨量固定为 60mm 采用组合试验的方法,
收稿日期: 2002 - 12 - 25
基金项目: