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作者:吴嫡;韦苇;杨清;李文艳;黄钰涵;谭青芳;陈峰庭;赵明全;
单位:广西大学林学院广西森林生态与保育重点实验室;
摘要:【目的】研究细沟侵蚀微地形变化及其对水动力特征参数的响应,对探索坡面细沟侵蚀机理具有重要意义。【方法】试验构建0.10 m宽的饱和红壤限定性细沟,开展不同坡度(5°、10°和15°)与不同流量(4、8和16 L min~(-1))的室内模拟冲刷试验,通过运动恢复结构摄影测量法获取微地形因子,基于电解质示踪法测定水流流速,并计算了其他水动力特征参数。【结果】试验设计条件下水流流速范围为0.166~0.848 m s~(-1),可用坡度与流量的幂函数表征;当坡度和流量增大,流速与弗劳德数呈增大趋势,而达西阻力系数与曼宁糙度系数呈减小趋势,雷诺数呈无规律波动变化。地表粗糙度、地形起伏度平均值和地表切割深度平均值的变化范围分别为0.79~3.98 cm、0.08~6.20 cm和0.07~1.16 cm,随坡度增大而增大,随流量呈现不同的变化规律。微地形因子与流速及弗劳德数呈极显著正相关,与雷诺数呈显著正相关,且微地形因子可分别用流速与弗劳德数的线性函数良好表征。【结论】相较于流量,坡度对水动力特征参数与微地形因子影响更大,存在介于10°~15°的侵蚀临界坡度,使流速、弗劳德数和微地形显著增大,地表粗糙度对水动力特征参数的响应关系由强转弱。
关键词:流速;;地表粗糙度;;细沟;;红壤;;饱和含水率
基金资助:国家自然科学基金青年基金(42207389);; 中国博士后科学基金(2022M710404);; 广西大学2023年度大学生创新创业训练项目倍增计划;; 自治区级“大学生创新创业训练计划”一般项目(S202310593367)资助