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近饱和与非饱和土壤细沟水流输沙能力的对比研究

         

摘要

近饱和与非饱和土壤在水文、力学、结构等方面存在的差异可能会造成泥沙输移行为的不同.研究通过细沟模拟试验测定了近饱和与非饱和土壤在2、4及8 L·min-1三个流量和5°、10°、15°及20°四种坡度工况条件下的侵蚀过程,根据细沟剥蚀率与水流含沙量之间的关系解析得到相应的水流输沙能力,并采用试验验证解析值的合理性.通过方程模型量化近饱和与非饱和土壤水流输沙能力与水流功率之间的关系,在此基础上对比分析了二者水流输沙能力之间的差异.试验结果表明,解析得到的水流输沙能力与相同工况条件下的实测水流输沙能力间的差异为2% ~6%.对数方程可以很好地表达近饱和与非饱和土壤水流输沙能力与水流功率之间的关系.各试验条件下近饱和土壤水流输沙能力是非饱和的1.08~2.35倍,表明土壤处于近饱和状态下更易发生侵蚀搬运.研究结果将有助于理解近饱和状态下土壤侵蚀水动力学机理,为完善土壤侵蚀物理模型提供理论依据.

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