《礫石對坡面土壤侵蝕水動力學機制的影響》是依託北京林業大學，由樊登星擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：礫石對坡面土壤侵蝕水動力學機制的影響
- 依託單位：北京林業大學
- 項目負責人：樊登星
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
礫石是土石山區坡面土壤侵蝕最敏感的影響因素之一，對土壤侵蝕過程具有重要的調控作用。開展礫石坡面土壤侵蝕水動力學機制研究，是建立土壤侵蝕物理模型的重要基礎，對於準確認識坡面土壤侵蝕機理和提高侵蝕模型預報精度具有重要的科學意義。本研究採用室內模擬降雨的實驗方法，通過不同礫石結構坡面侵蝕過程對比實驗，在分析坡面侵蝕過程和識別關鍵水動力學參數的基礎上，以礫石對坡面流侵蝕動力和水流阻力的作用機制為研究核心，構建基於礫石結構、侵蝕動力、水流阻力和水流參數的侵蝕動力學方程，揭示礫石坡面土壤侵蝕的水動力學機制。研究結果可為北京土石山區構建土壤侵蝕模型和開展水土保持生態環境建設提供理論基礎。
結題摘要
礫石是北京土石山區坡面土壤侵蝕最敏感的影響因素之一。項目採用室內人工模擬降雨實驗和模擬徑流沖刷實驗等方法，對不同礫石結構坡面土壤侵蝕過程及水動力學特性進行了系統研究，從坡面流侵蝕動力和水流阻力2個不同的角度，闡明了礫石對坡面土壤侵蝕水動力學機制的影響，揭示了礫石對坡面土壤侵蝕的影響機理。研究結果表明：（1）礫石對坡面侵蝕過程具有重要的調控作用，礫石能夠通過促進土壤入滲、延緩坡面產流時間、增加土壤表層粗糙度、防治雨滴擊濺和徑流沖刷等方式，來減少地表徑流量、減輕土壤侵蝕量和有效控制水土流失。（2）礫石存在改變了坡面流在坡面上的分布，坡面流流經礫石後發生了明顯的繞流現象，使得礫石具有明顯的阻滯水流的作用，延緩了坡面流流速，雍高了坡面流水深，使得水流流型由急流趨向於緩流發展。（3）不同礫石結構下坡面流水力參數相關性分析表明，雷諾數Re是最敏感的水力學參數，而徑流水流功率 則是最敏感的侵蝕動力參數。（4）礫石能夠明顯增大坡面流水流阻力並改變了坡面流阻力構成，在不同礫石覆蓋條件下，繞流阻力占總阻力的77.4%，表明繞流阻力占主導地位，它是坡面流阻力的主導因素。通過阻力疊加的方法，構建了礫石坡面徑流阻力模型，該模型中包含了雷諾數、淹沒度、弗勞德數及礫石覆蓋度因子。項目研究結果對深入認識礫石坡面侵蝕過程具有重要意義，可為北京土石山區構建土壤侵蝕模型和開展水土保持生態環境建設提供理論基礎。
