第三章 水力侵蝕試驗(yàn)

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

3.1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)小流域水蝕模擬試驗(yàn)第三章水力侵蝕試驗(yàn)第三章水力侵蝕試驗(yàn)3.1.1坡面水力侵蝕模擬試驗(yàn)1.水力侵蝕過(guò)程發(fā)生初始階段雨滴濺蝕試驗(yàn)2.降雨模擬試驗(yàn)3.徑流模擬試驗(yàn)第三章水力侵蝕試驗(yàn)1.雨滴濺蝕試驗(yàn)1)目的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)土壤提供科學(xué)依據(jù)。2)主要研究?jī)?nèi)容通過(guò)雨滴發(fā)生塔（器）形成單個(gè)雨滴單個(gè)雨滴擊濺動(dòng)能雨滴動(dòng)能與土壤濺蝕量的關(guān)系不同土壤濺蝕過(guò)程及其機(jī)理3)試驗(yàn)設(shè)備第三章水力侵蝕試驗(yàn)2.降雨模擬試驗(yàn)1)目的

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?jī)?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)。降雨試驗(yàn)設(shè)備:

側(cè)噴式降雨機(jī)下噴式降雨機(jī)第三章水力侵蝕試驗(yàn)?zāi)壳皣?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30~120mm/h的降雨強(qiáng)度和所需的降雨面積。

用于室內(nèi)降雨試驗(yàn)的降雨機(jī)有從日本引進(jìn)的下噴式降雨機(jī)，從美國(guó)引進(jìn)的Norton型降雨機(jī)和我國(guó)自行研制的側(cè)噴式降雨機(jī)。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(mén)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(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),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(qiáng)度也不同,一般噴嘴直徑越大降雨強(qiáng)度也越大。

多個(gè)旋轉(zhuǎn)噴射式降雨模擬器組合,可以形成很大面積雨場(chǎng)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(guò)閥門(mén)(6)控制，流量的大小可以通過(guò)壓力表(5)監(jiān)測(cè)。盡管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(dòng),通過(guò)錨桿(8)固定，可以將降雨器安放在模型試驗(yàn)所需的任意位置。1穩(wěn)壓水池2潛水泵3分流管4閥門(mén)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(yàn)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(guò)穩(wěn)壓器以防電流波動(dòng);水源不斷向穩(wěn)壓水池(1)供水,以保持水面穩(wěn)定.雨強(qiáng)值通過(guò)壓力表(5)監(jiān)測(cè).調(diào)節(jié)分流管上的控水閥門(mén)(4),可以改變雨強(qiáng)的大小.為了避免降雨穩(wěn)定前雨水對(duì)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(yàn)結(jié)束時(shí),迅速拉開(kāi)擋雨蓬,擋住雨水,然后關(guān)閉電閘,以避免降雨器內(nèi)殘余水流對(duì)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(yàn)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(dòng)電機(jī)2電磁離合器3四連桿機(jī)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(yàn)3.徑流模擬試驗(yàn)利用水槽試驗(yàn)裝置研究不同水流侵蝕過(guò)程及其水流搬運(yùn)能力；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)研究細(xì)溝侵蝕過(guò)程；通過(guò)人工建造淺溝發(fā)育初期模型，利用人工徑流沖刷試驗(yàn)研究淺溝侵蝕過(guò)程；利用徑流沖刷試驗(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；設(shè)計(jì)匯流沖刷試驗(yàn)研究坡面土壤侵蝕。第三章水力侵蝕試驗(yàn)徑流模擬試驗(yàn)用于徑流模擬降雨試驗(yàn)設(shè)備為：不同尺寸的水流槽、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。放水流量的設(shè)計(jì)：應(yīng)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。模擬降雨試驗(yàn)設(shè)計(jì)：應(yīng)由研究?jī)?nèi)容確定，設(shè)計(jì)試驗(yàn)重復(fù)次數(shù)不應(yīng)少于2次。第三章水力侵蝕試驗(yàn)3.1.2坡溝系統(tǒng)水蝕模擬試驗(yàn)1.降雨模擬試驗(yàn)2.匯流模擬試驗(yàn)第三章水力侵蝕試驗(yàn)3.1.2坡溝系統(tǒng)水蝕模擬試驗(yàn)1）目的：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),并為水土保持綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。2）研究?jī)?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(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)源分析等；3）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)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),并為水土保持綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。第三章水力侵蝕試驗(yàn)3.1.3小流域水蝕模擬試驗(yàn)1）目的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，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提供科學(xué)依據(jù)。