第三章水力侵蝕試驗(yàn)

1、第三章第三章 水力侵蝕試驗(yàn)水力侵蝕試驗(yàn)3.1水力侵蝕模擬試驗(yàn)水力侵蝕模擬試驗(yàn)3.2核素示蹤試驗(yàn)核素示蹤試驗(yàn)3.3野外定位觀測(cè)試驗(yàn)野外定位觀測(cè)試驗(yàn) 3.1水力侵蝕水力侵蝕模擬試驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)坡面水力侵蝕模擬試驗(yàn)坡面水力侵蝕模擬試驗(yàn)坡溝系統(tǒng)水蝕模擬試驗(yàn)坡溝系統(tǒng)水蝕模擬試驗(yàn)小流域水蝕模擬試驗(yàn)小流域水蝕模擬試驗(yàn)第三章第三章 水力侵蝕試驗(yàn)水力侵蝕試驗(yàn)第三章第三章 水力侵蝕試驗(yàn)水力侵蝕試驗(yàn)3.1.1坡面坡面水力侵蝕水力侵蝕模擬試驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)1 .水力水力侵蝕過(guò)程發(fā)生初始階段雨滴濺蝕侵蝕過(guò)程發(fā)生初始階段雨滴濺蝕試驗(yàn)試驗(yàn)2 .降雨模擬試驗(yàn)降雨模擬試驗(yàn)3 .徑流徑流模擬試驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)第三章第三章 水力侵蝕試驗(yàn)水力侵蝕試

2、驗(yàn)1 .雨滴雨滴濺蝕濺蝕試驗(yàn)試驗(yàn)1)目的目的 是是為了研究土壤與雨滴打擊力之間的定性定量關(guān)系，為保護(hù)土壤提供為了研究土壤與雨滴打擊力之間的定性定量關(guān)系，為保護(hù)土壤提供科學(xué)依據(jù)?？茖W(xué)依據(jù)。2)主要主要研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容 通過(guò)通過(guò)雨滴發(fā)生塔（器）形成單個(gè)雨滴雨滴發(fā)生塔（器）形成單個(gè)雨滴 單個(gè)單個(gè)雨滴擊濺動(dòng)能雨滴擊濺動(dòng)能 雨滴動(dòng)能雨滴動(dòng)能與土壤濺蝕量的關(guān)系與土壤濺蝕量的關(guān)系 不同不同土壤濺蝕過(guò)程及其機(jī)理土壤濺蝕過(guò)程及其機(jī)理3)試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備設(shè)備第三章第三章 水力侵蝕試驗(yàn)水力侵蝕試驗(yàn)2.降雨降雨模擬試驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)1)目的目的 是是利用人工模擬降雨技術(shù)，探索不同降雨和下墊面（如地形、土壤、水利用人工模擬降雨技

3、術(shù)，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(guò)程及其機(jī)理，為建立土壤流失預(yù)報(bào)土保持措施等）條件下，坡面土壤侵蝕過(guò)程及其機(jī)理，為建立土壤流失預(yù)報(bào)模型提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并為坡面水土保持措施的配置提供科學(xué)依據(jù)模型提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并為坡面水土保持措施的配置提供科學(xué)依據(jù)。2)研究研究?jī)?nèi)容內(nèi)容 是利用人工模擬降雨技術(shù)，探索不同降雨和下墊面（如地形、土壤、水土是利用人工模擬降雨技術(shù)，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(guò)程及其機(jī)理，為建立土壤流失預(yù)報(bào)模保持措施等）條件下，坡面土壤侵蝕過(guò)程及其機(jī)理，為建立土壤流失預(yù)報(bào)模型提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并為坡面水土保

4、持措施的配置提供科學(xué)依據(jù)。型提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并為坡面水土保持措施的配置提供科學(xué)依據(jù)。降雨試驗(yàn)降雨試驗(yàn)設(shè)備設(shè)備: 側(cè)側(cè)噴式降雨機(jī)噴式降雨機(jī)下噴下噴式降雨機(jī)式降雨機(jī)第三章第三章 水力侵蝕試驗(yàn)水力侵蝕試驗(yàn) 目前目前國(guó)內(nèi)野外使用的降雨機(jī)大多為側(cè)噴式單噴頭降雨機(jī)，國(guó)內(nèi)野外使用的降雨機(jī)大多為側(cè)噴式單噴頭降雨機(jī)，通過(guò)兩組以上降雨機(jī)的組合，可獲得通過(guò)兩組以上降雨機(jī)的組合，可獲得30 120mm/h的降雨強(qiáng)的降雨強(qiáng)度和所需的降雨面積度和所需的降雨面積。 用于用于室內(nèi)降雨試驗(yàn)的降雨機(jī)有從日本引進(jìn)的下噴式降雨室內(nèi)降雨試驗(yàn)的降雨機(jī)有從日本引進(jìn)的下噴式降雨機(jī)，機(jī)，從從美國(guó)引進(jìn)的美國(guó)引進(jìn)的Norton型降雨機(jī)和我國(guó)自行研制

5、的側(cè)噴式降雨型降雨機(jī)和我國(guó)自行研制的側(cè)噴式降雨機(jī)。機(jī)。1 降雨噴頭降雨噴頭2 拉索拉索3 角鋼支架角鋼支架4 供水管供水管 5 壓力表壓力表6 控水閥門(mén)控水閥門(mén)7 底座底座8 錨桿錨桿旋轉(zhuǎn)噴射式降雨模擬器旋轉(zhuǎn)噴射式降雨模擬器其噴水原理是其噴水原理是: 具有具有一定壓力的水流進(jìn)入噴頭之后一定壓力的水流進(jìn)入噴頭之后,推動(dòng)噴頭內(nèi)部一個(gè)螺旋形的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)噴頭內(nèi)部一個(gè)螺旋形的葉片轉(zhuǎn)動(dòng),最后以一定的角度自噴嘴噴出最后以一定的角度自噴嘴噴出,散成雨散成雨滴下降。滴下降。 噴嘴噴嘴口徑不同口徑不同,其降雨強(qiáng)度也不同其降雨強(qiáng)度也不同,一一般噴嘴直徑越大降雨強(qiáng)度也越大般噴嘴直徑越大降雨強(qiáng)度也越大。 多個(gè)多個(gè)旋轉(zhuǎn)

6、噴射式降雨模擬器組合旋轉(zhuǎn)噴射式降雨模擬器組合,可可以形成很大面積雨場(chǎng)的模擬降雨。以形成很大面積雨場(chǎng)的模擬降雨。 穩(wěn)壓穩(wěn)壓水源從供水鋼管水源從供水鋼管(4) 輸入到降雨輸入到降雨器中，該鋼管既可以為降雨器噴頭提供器中，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)噴射式水源，又起到支架的作用。旋轉(zhuǎn)噴射式噴頭噴頭(1) 位于支架的頂部，噴口向下，位于支架的頂部，噴口向下，距下墊面大約距下墊面大約7m左右。左右。 各各降雨單元的入口流量可以通過(guò)閥門(mén)降雨單元的入口流量可以通過(guò)閥門(mén)(6) 控制，流量的大小可以通過(guò)壓力表控制，流量的大小可以通過(guò)壓力表(5) 監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)。 盡管盡管各降雨器單元的入

7、口水壓不等，各降雨器單元的入口水壓不等，但由于控水閥門(mén)的調(diào)節(jié)作用，可以使各但由于控水閥門(mén)的調(diào)節(jié)作用，可以使各降雨噴頭的供水壓力一致降雨噴頭的供水壓力一致,以保證降雨以保證降雨的均勻性。的均勻性。 降雨降雨器單元可以隨意移動(dòng)器單元可以隨意移動(dòng),通過(guò)錨桿通過(guò)錨桿(8) 固定，可以將降雨器安放在模型試驗(yàn)所固定，可以將降雨器安放在模型試驗(yàn)所需的任意位置。需的任意位置。1 穩(wěn)壓水池穩(wěn)壓水池 2 潛水泵潛水泵 3 分流管分流管 4 閥門(mén)閥門(mén) 5 壓壓力表力表 6供水管供水管 7 降雨器降雨器 8 支架支架 9 擋雨蓬擋雨蓬 10 拉繩拉繩 11 下墊面模型下墊面模型 12 排水孔排水孔 13 徑流桶徑流桶

8、 14 尾管尾管 15 堵頭堵頭管網(wǎng)式降雨模擬試驗(yàn)系統(tǒng)管網(wǎng)式降雨模擬試驗(yàn)系統(tǒng) 該該系統(tǒng)由降雨器系統(tǒng)由降雨器(7) 、支架、支架(8) 以及供以及供水系統(tǒng)水系統(tǒng)3 部分組成部分組成,支架由角鋼和槽鋼焊支架由角鋼和槽鋼焊制制,高高410 m. PVC 管制成的降雨模擬器放管制成的降雨模擬器放置于支架的頂部置于支架的頂部,噴孔直徑噴孔直徑1mm ,相鄰噴相鄰噴孔間距孔間距10 cm. 該降雨系統(tǒng)由潛水泵該降雨系統(tǒng)由潛水泵(2)供供水水. 為為保證供水壓力的穩(wěn)定保證供水壓力的穩(wěn)定:潛水泵的電潛水泵的電源經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓器以防電流波動(dòng)源經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓器以防電流波動(dòng);水源不斷水源不斷向穩(wěn)壓水池向穩(wěn)壓水池(1) 供水供水

9、,以保持水面穩(wěn)定以保持水面穩(wěn)定. 雨強(qiáng)值通過(guò)壓力表雨強(qiáng)值通過(guò)壓力表(5) 監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè). 調(diào)節(jié)分流調(diào)節(jié)分流管上的控水閥門(mén)管上的控水閥門(mén)(4) ,可以改變雨強(qiáng)的可以改變雨強(qiáng)的大小大小. 為了為了避免降雨穩(wěn)定前雨水對(duì)水土流失避免降雨穩(wěn)定前雨水對(duì)水土流失量的影響量的影響,可用帆布擋雨蓬可用帆布擋雨蓬(9) 將初始降將初始降雨擋住雨擋住,等降雨穩(wěn)定后將擋雨蓬收攏等降雨穩(wěn)定后將擋雨蓬收攏;降降雨試驗(yàn)結(jié)束時(shí)雨試驗(yàn)結(jié)束時(shí),迅速拉開(kāi)擋雨蓬迅速拉開(kāi)擋雨蓬,擋住雨擋住雨水水,然后關(guān)閉電閘然后關(guān)閉電閘,以避免降雨器內(nèi)殘余以避免降雨器內(nèi)殘余水流對(duì)水土流失的水流對(duì)水土流失的影響。影響。 為為防止噴孔被雜質(zhì)堵塞影響降雨的均防

10、止噴孔被雜質(zhì)堵塞影響降雨的均勻性勻性,每次降雨試驗(yàn)前先排放尾管每次降雨試驗(yàn)前先排放尾管(14)內(nèi)內(nèi)含雜質(zhì)的積水含雜質(zhì)的積水;然后將降雨器內(nèi)的水壓調(diào)然后將降雨器內(nèi)的水壓調(diào)到較大值到較大值,把積存在降雨器內(nèi)的雜質(zhì)沖出。把積存在降雨器內(nèi)的雜質(zhì)沖出。槽式下噴降雨器槽式下噴降雨器1驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī) 2電磁離合器電磁離合器 3四連桿機(jī)構(gòu)四連桿機(jī)構(gòu) 4噴頭噴頭 5降雨隔罩降雨隔罩 6供水管道供水管道 7潛水泵潛水泵 8溢流管溢流管 9上上水水針孔式降雨器針孔式降雨器徑流小區(qū)水泵供水壓力表控制閥直立輸水管道噴頭匯流槽試驗(yàn)土壤單位:mm第三章第三章 水力侵蝕試驗(yàn)水力侵蝕試驗(yàn)3.徑流模擬試驗(yàn)徑流模擬試驗(yàn)利用利用水

11、槽試驗(yàn)裝置研究不同水流侵蝕過(guò)程及其水流搬運(yùn)能水槽試驗(yàn)裝置研究不同水流侵蝕過(guò)程及其水流搬運(yùn)能力力；通過(guò)通過(guò)人工建造細(xì)溝發(fā)育初期模型，利用人工徑流沖刷試驗(yàn)人工建造細(xì)溝發(fā)育初期模型，利用人工徑流沖刷試驗(yàn)研究細(xì)溝侵蝕過(guò)程研究細(xì)溝侵蝕過(guò)程；通過(guò)通過(guò)人工建造淺溝發(fā)育初期模型，利用人工徑流沖刷人工建造淺溝發(fā)育初期模型，利用人工徑流沖刷試驗(yàn)試驗(yàn) 研究研究淺溝侵蝕過(guò)程淺溝侵蝕過(guò)程；利用利用徑流沖刷試驗(yàn)研究坡面土壤侵蝕方式（主要是片蝕、徑流沖刷試驗(yàn)研究坡面土壤侵蝕方式（主要是片蝕、細(xì)溝、淺溝）、演變過(guò)程細(xì)溝、淺溝）、演變過(guò)程；設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)匯流沖刷試驗(yàn)研究坡面土壤侵蝕。匯流沖刷試驗(yàn)研究坡面土壤侵蝕。第三章第三章 水力侵

12、蝕試驗(yàn)水力侵蝕試驗(yàn)徑流徑流模擬試驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)用于徑流模擬降雨試驗(yàn)設(shè)備用于徑流模擬降雨試驗(yàn)設(shè)備為：為：不同不同尺寸的水流槽、模擬尺寸的水流槽、模擬層流或股流沖刷的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及徑流泥沙采集裝置。水流槽主層流或股流沖刷的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及徑流泥沙采集裝置。水流槽主要用于室內(nèi)試驗(yàn)，而模擬層流或股流沖刷試驗(yàn)設(shè)備，既用于要用于室內(nèi)試驗(yàn)，而模擬層流或股流沖刷試驗(yàn)設(shè)備，既用于室內(nèi)，也用于野外。室內(nèi)，也用于野外。放水流量的放水流量的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)：應(yīng)應(yīng)由研究區(qū)次侵蝕性降雨量、降雨強(qiáng)度由研究區(qū)次侵蝕性降雨量、降雨強(qiáng)度和降雨歷時(shí)而確定。和降雨歷時(shí)而確定。模擬降雨試驗(yàn)?zāi)M降雨試驗(yàn)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)：應(yīng)應(yīng)由研究?jī)?nèi)容確定，設(shè)計(jì)試驗(yàn)重復(fù)次由研究?jī)?nèi)

13、容確定，設(shè)計(jì)試驗(yàn)重復(fù)次數(shù)不應(yīng)少于數(shù)不應(yīng)少于2次。次。第三章第三章 水力侵蝕試驗(yàn)水力侵蝕試驗(yàn)3.1.2坡坡溝系統(tǒng)水蝕溝系統(tǒng)水蝕模擬試驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)1.降雨模擬試驗(yàn)降雨模擬試驗(yàn)2.匯流匯流模擬試驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)第三章第三章 水力侵蝕試驗(yàn)水力侵蝕試驗(yàn)3.1.2坡坡溝系統(tǒng)水蝕溝系統(tǒng)水蝕模擬試驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)1）目的：）目的：利用利用模擬降雨技術(shù)，并結(jié)合模擬坡面匯流試驗(yàn)設(shè)備，模擬降雨技術(shù)，并結(jié)合模擬坡面匯流試驗(yàn)設(shè)備，通過(guò)建立不同比例尺坡溝系統(tǒng)實(shí)體模型，獲取次降雨條件下坡溝通過(guò)建立不同比例尺坡溝系統(tǒng)實(shí)體模型，獲取次降雨條件下坡溝系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程，定量評(píng)價(jià)坡溝系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙來(lái)源，為建立土系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程，定量評(píng)價(jià)坡溝系統(tǒng)侵蝕

14、產(chǎn)沙來(lái)源，為建立土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型奠定基礎(chǔ)壤侵蝕預(yù)報(bào)模型奠定基礎(chǔ),并為水土保持綜合治理提供科學(xué)依據(jù)并為水土保持綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。2）研究?jī)?nèi)容：）研究?jī)?nèi)容：坡溝系坡溝系統(tǒng)產(chǎn)流和匯流分析；坡溝系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙過(guò)統(tǒng)產(chǎn)流和匯流分析；坡溝系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程；坡面匯流對(duì)坡溝系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙貢獻(xiàn)分析；坡溝系統(tǒng)泥沙來(lái)源程；坡面匯流對(duì)坡溝系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙貢獻(xiàn)分析；坡溝系統(tǒng)泥沙來(lái)源分析等；分析等；3）試驗(yàn)設(shè)備：）試驗(yàn)設(shè)備：利用模擬降雨技術(shù)，并結(jié)合模擬坡面匯流試驗(yàn)設(shè)利用模擬降雨技術(shù)，并結(jié)合模擬坡面匯流試驗(yàn)設(shè)備，通過(guò)建立不同比例尺坡溝系統(tǒng)實(shí)體模型，獲取次降雨條件下備，通過(guò)建立不同比例尺坡溝系統(tǒng)實(shí)體模型，獲取次降雨條件下坡溝系統(tǒng)侵

15、蝕產(chǎn)沙過(guò)程，定量評(píng)價(jià)坡溝系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙來(lái)源，為建坡溝系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程，定量評(píng)價(jià)坡溝系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙來(lái)源，為建立土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型奠定基礎(chǔ)立土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型奠定基礎(chǔ),并為水土保持綜合治理提供科學(xué)依并為水土保持綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。據(jù)。第三章第三章 水力侵蝕試驗(yàn)水力侵蝕試驗(yàn)3.1.3小流域小流域水蝕模擬試驗(yàn)水蝕模擬試驗(yàn)1）目的）目的 是是利用模擬降雨技術(shù)，通過(guò)建立不同比例尺小流域?qū)嶓w模型，利用模擬降雨技術(shù)，通過(guò)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(guò)程，定量評(píng)價(jià)小流域產(chǎn)沙來(lái)研究次降雨條件下小流域侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程，定量評(píng)價(jià)小流域產(chǎn)沙來(lái)源，為建立土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型奠定基礎(chǔ)，并為水土保持綜合治理源，為建立土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型奠定基礎(chǔ)，并為水土保持綜合治理提供科學(xué)依據(jù)提供科學(xué)依據(jù)。2）研究）研究?jī)?nèi)容內(nèi)