粉质土斜坡降雨侵蚀产沙过程及其动力学机制

作者：蒲明芳; 李天涛^*; 裴向军; 伍先福; 孙昊; 王守道; 田京京

来源：工程地质学报, 2023, 1-15.

DOI：10.13544/j.cnki.jeg.2022-0562

• 粉质土斜坡
• 侵蚀
• 现场模拟降雨
• 细沟形态
• 水动力学机制

我国黄土高原地区正面临着生态环境严重退化、边坡浅表灾害频发等一系列生态环境问题及地质灾害问题，研究探讨黄土高原粉质土斜坡降雨侵蚀过程及动力学机制对当地水土保持工作的开展具有重要意义。本文通过现场选取典型试验坡面，开展野外模拟降雨试验，研究了不同降雨强度(60mm·h-1、90mm·h-1、120mm·h-1)、坡度(30°、34°、38°)及植被覆盖度(30%、60%)下坡面侵蚀过程、形态及动力学特征。主要取得以下成果：1)不同试验条件下坡面产流时间存在差异，产流时间在56～100s之间；坡面入渗、产流及产沙量随降雨强度、坡度和植被覆盖度变化明显；坡面的产流率呈幂函数变化规律，各坡面的产沙率均表现出先快速增大后缓慢降低的变化特征。2)降雨过后坡面细沟形态参数变化明显，结合DEM数据显示，坡面细沟均表现出上部窄而浅，下部宽而深的特点；综合来看，90mm·h-1雨强下细沟发育程度最高。3)坡面细沟水流平均流速随降雨强度和坡度的增大而增大，随植被盖度增加而减小，根据计算水力学参数可得坡面水流特点表现为“紊状缓流”。4)坡面平均产沙率与平均径流剪切力、平均径流功率和单位径流功率之间存在显著的线性相关性，单位径流功率更适合用来描述研究区坡面产沙过程。

• 单位
  中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司; 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室; 成都理工大学