第三章 水力侵蝕試驗

水土保持實驗方法沈陽農(nóng)業(yè)大學研究生課程沈陽農(nóng)業(yè)大學水利學院周麗麗zhoulilia@163.com許秀泉xuxiuquan1986@126.com2015年第三章水力侵蝕試驗3.1水力侵蝕模擬試驗3.2核素示蹤試驗3.3野外定位觀測試驗

3.1水力侵蝕模擬試驗坡面水力侵蝕模擬試驗坡溝系統(tǒng)水蝕模擬試驗小流域水蝕模擬試驗第三章水力侵蝕試驗第三章水力侵蝕試驗3.1.1坡面水力侵蝕模擬試驗1.水力侵蝕過程發(fā)生初始階段雨滴濺蝕試驗2.降雨模擬試驗3.徑流模擬試驗第三章水力侵蝕試驗1.雨滴濺蝕試驗1)目的是為了研究土壤與雨滴打擊力之間的定性定量關系，為保護土壤提供科學依據(jù)。2)主要研究內(nèi)容通過雨滴發(fā)生塔（器）形成單個雨滴單個雨滴擊濺動能雨滴動能與土壤濺蝕量的關系不同土壤濺蝕過程及其機理3)試驗設備第三章水力侵蝕試驗2.降雨模擬試驗1)目的

是利用人工模擬降雨技術，探索不同降雨和下墊面（如地形、土壤、水土保持措施等）條件下，坡面土壤侵蝕過程及其機理，為建立土壤流失預報模型提供基礎數(shù)據(jù)，并為坡面水土保持措施的配置提供科學依據(jù)。2)研究內(nèi)容

是利用人工模擬降雨技術，探索不同降雨和下墊面（如地形、土壤、水土保持措施等）條件下，坡面土壤侵蝕過程及其機理，為建立土壤流失預報模型提供基礎數(shù)據(jù)，并為坡面水土保持措施的配置提供科學依據(jù)。降雨試驗設備:

側(cè)噴式降雨機下噴式降雨機第三章水力侵蝕試驗目前國內(nèi)野外使用的降雨機大多為側(cè)噴式單噴頭降雨機，通過兩組以上降雨機的組合，可獲得30~120mm/h的降雨強度和所需的降雨面積。

用于室內(nèi)降雨試驗的降雨機有從日本引進的下噴式降雨機，從美國引進的Norton型降雨機和我國自行研制的側(cè)噴式降雨機。1降雨噴頭2拉索3角鋼支架4供水管5壓力表6控水閥門7底座8錨桿旋轉(zhuǎn)噴射式降雨模擬器其噴水原理是:具有一定壓力的水流進入噴頭之后,推動噴頭內(nèi)部一個螺旋形的葉片轉(zhuǎn)動,最后以一定的角度自噴嘴噴出,散成雨滴下降。噴嘴口徑不同,其降雨強度也不同,一般噴嘴直徑越大降雨強度也越大。

多個旋轉(zhuǎn)噴射式降雨模擬器組合,可以形成很大面積雨場的模擬降雨。穩(wěn)壓水源從供水鋼管(4)輸入到降雨器中，該鋼管既可以為降雨器噴頭提供水源，又起到支架的作用。旋轉(zhuǎn)噴射式噴頭(1)位于支架的頂部，噴口向下，距下墊面大約7m左右。各降雨單元的入口流量可以通過閥門(6)控制，流量的大小可以通過壓力表(5)監(jiān)測。盡管各降雨器單元的入口水壓不等，但由于控水閥門的調(diào)節(jié)作用，可以使各降雨噴頭的供水壓力一致,以保證降雨的均勻性。降雨器單元可以隨意移動,通過錨桿(8)固定，可以將降雨器安放在模型試驗所需的任意位置。1穩(wěn)壓水池2潛水泵3分流管4閥門5壓力表6供水管7降雨器8支架9擋雨蓬10拉繩11下墊面模型12排水孔13徑流桶14尾管15堵頭管網(wǎng)式降雨模擬試驗系統(tǒng)該系統(tǒng)由降雨器(7)、支架(8)以及供水系統(tǒng)3部分組成,支架由角鋼和槽鋼焊制,高410m.PVC管制成的降雨模擬器放置于支架的頂部,噴孔直徑1mm,相鄰噴孔間距10cm.該降雨系統(tǒng)由潛水泵(2)供水.

為保證供水壓力的穩(wěn)定:潛水泵的電源經(jīng)過穩(wěn)壓器以防電流波動;水源不斷向穩(wěn)壓水池(1)供水,以保持水面穩(wěn)定.雨強值通過壓力表(5)監(jiān)測.調(diào)節(jié)分流管上的控水閥門(4),可以改變雨強的大小.為了避免降雨穩(wěn)定前雨水對水土流失量的影響,可用帆布擋雨蓬(9)將初始降雨擋住,等降雨穩(wěn)定后將擋雨蓬收攏;降雨試驗結(jié)束時,迅速拉開擋雨蓬,擋住雨水,然后關閉電閘,以避免降雨器內(nèi)殘余水流對水土流失的影響。為防止噴孔被雜質(zhì)堵塞影響降雨的均勻性,每次降雨試驗前先排放尾管(14)內(nèi)含雜質(zhì)的積水;然后將降雨器內(nèi)的水壓調(diào)到較大值,把積存在降雨器內(nèi)的雜質(zhì)沖出。槽式下噴降雨器1驅(qū)動電機2電磁離合器3四連桿機構(gòu)4噴頭5降雨隔罩6供水管道7潛水泵8溢流管9上水針孔式降雨器第三章水力侵蝕試驗3.徑流模擬試驗利用水槽試驗裝置研究不同水流侵蝕過程及其水流搬運能力；通過人工建造細溝發(fā)育初期模型，利用人工徑流沖刷試驗研究細溝侵蝕過程；通過人工建造淺溝發(fā)育初期模型，利用人工徑流沖刷試驗研究淺溝侵蝕過程；利用徑流沖刷試驗研究坡面土壤侵蝕方式（主要是片蝕、細溝、淺溝）、演變過程；設計匯流沖刷試驗研究坡面土壤侵蝕。第三章水力侵蝕試驗徑流模擬試驗用于徑流模擬降雨試驗設備為：不同尺寸的水流槽、模擬層流或股流沖刷的實驗設備及徑流泥沙采集裝置。水流槽主要用于室內(nèi)試驗，而模擬層流或股流沖刷試驗設備，既用于室內(nèi)，也用于野外。放水流量的設計：應由研究區(qū)次侵蝕性降雨量、降雨強度和降雨歷時而確定。模擬降雨試驗設計：應由研究內(nèi)容確定，設計試驗重復次數(shù)不應少于2次。第三章水力侵蝕試驗3.1.2坡溝系統(tǒng)水蝕模擬試驗1.降雨模擬試驗2.匯流模擬試驗第三章水力侵蝕試驗3.1.2坡溝系統(tǒng)水蝕模擬試驗1）目的：利用模擬降雨技術，并結(jié)合模擬坡面匯流試驗設備，通過建立不同比例尺坡溝系統(tǒng)實體模型，獲取次降雨條件下坡溝系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙過程，定量評價坡溝系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙來源，為建立土壤侵蝕預報模型奠定基礎,并為水土保持綜合治理提供科學依據(jù)。2）研究內(nèi)容：坡溝系統(tǒng)產(chǎn)流和匯流分析；坡溝系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙過程；坡面匯流對坡溝系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙貢獻分析；坡溝系統(tǒng)泥沙來源分析等；3）試驗設備：利用模擬降雨技術，并結(jié)合模擬坡面匯流試驗設備，通過建立不同比例尺坡溝系統(tǒng)實體模型，獲取次降雨條件下坡溝系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙過程，定量評價坡溝系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙來源，為建立土壤侵蝕預報模型奠定基礎,并為水土保持綜合治理提供科學依據(jù)。第三章水力侵蝕試驗3.1.3小流域水蝕模擬試驗1）目的是利用模擬降雨技術，通過建立不同比例尺小流域?qū)嶓w模型，研究次降雨條件下小流域侵蝕產(chǎn)沙過程，定量評價小流域產(chǎn)沙來源，為建立土壤侵蝕預報模型奠定基礎，并為水土保持綜合治理提供科學依據(jù)。