土壤侵蚀刘宗强讲解.ppt

土壤侵蚀 ＳＯＬＬ ＥＲＯＳＩＯＮ －－－刘宗强 第五章 流水的各种侵蚀过程及其空间和时间的 控制：一种理论观点 ? 5.1 导言 ? 5.2 侵蚀的基本过程 ? 5.3 各过程的空间变化 ? 5.4 侵蚀过程的时间变化 ? 5.1 导言 ? 本章讨论关于土壤侵蚀过程的力学及 其在空间和时间上的变化方式 . 我们知道 , 当携带和推移泥沙的力超过泥沙抵抗移动 的力时便引起侵蚀 . 不过 , 就农业而言 , 土壤 侵蚀的鉴定不仅取决于流失比率 , 而且也取 决于还有多少土壤可以利用和这部分原始 土壤的功能及今后泥沙形成与输沙之间” 正常的”或”地质的”平衡 . 而这又跟很多 方面的因素有关 , 在此就不一一列举了 . ? 5.2.1 入渗 . 贮存和径流的产生 下雨时水的最终入渗强度称为稳渗率 . 当降雨强度超过这种入渗能力后水便积存 在地表形成径流 . 这种地表径流就是土壤侵 蚀的主要营力 . 但是较常见的降雨强度低于 终渗强度 , 鲁宾解析了另外两种情况 : 1: 降雨强度小于入渗 , 即无蓄水渗透 2: 降雨强度大于入渗 , 即超渗蓄水 5.2.2 地表径流 达西－韦斯巴赫阻力公式： Ｃ－谢才系数，Ｒ－水力半径，Ｓ－坡度． 其中：式子 f （粗糙系数）由下式确定： d84 为颗粒大小，即河床泥沙颗粒有８４％小于该值． 其中 f 与雷诺数的关系为： １＞：流经光滑表面的层流： ２＞：流经粗糙表面的层流 : 0.5 ( ) v c R S ? ? 0.5 2 ( ) g v R f ? ? ? 0.5 10 84 1 ( ) 4.07log ( ) 2.0 r f d ? ? 24 Re f ? Re k f ? 霍顿等人在早期的工作中研究了浅层流动的基本过程， 得出参数方程为： q ＝ＫＤ 式中 q 是单宽流量，Ｄ是水流深度， k 和 m 是 给定设备 条件下的 常数。 近年来马齐克用动力波模型成果与试验的过程 线作了对比。列出了不定空间流量的线性方程： dq dy i dx dt ? ? 式中 q 是单宽流量 ,y 是 水深， i 是产雨流量。与 流量方程结合，则： 式中 a 是包括坡度在内的常数，若波长为 L ，地 表径流达到平衡的时间为 t ，则： 断面末端流量水深可由下式求得： 山坡末端流量 q 可由下式求得： m q ay ? 1 1 .. ( ) m s m L t ai ? ? s y i t ? ? ( ) m q i t ? ? 式中 t 小于平衡时间 Ts, 对较长历时，这是常见 的形式。这是针对不定历时的降雨的 ，对于 一定历时降雨，则先需求得降雨停止后的退水 时间 Ta, 然后用下式计算： 式中 L 为达到平衡所要的坡长。 另外，影响水流的因数有： 1: 降雨扰动水流 2: 渠道的表面粗糙率，比如丛生的草本植物 . 粗颗粒和横向的细沟等。 1 ( ) m a y L ay mt i ? ? ? ? 5.2.3 地下水流 ? 地下水流在确定土壤侵蚀的性质中占有头等重 要的地位 . 他以常态的饱和的流动影响 着地表水的 可利用性 . 地下水流通过在溶液中矿物质的输移和机 械交换作用 , 作为一种控制可蚀性物质的风化作用力 和水力特性也是很重要的 . ? 在饱和条件下 , 根据达西定律 : 水流与地表崔直 或平行 , 表达式为 ? 在非饱和条件下 , 组成渗径的孔隙只有局部的饱 和 , 透水性是饱和度的函数 . 此外 , 空隙的分布产生毛 管吸力 , 而毛管吸力随地下水位以上的高度增加而增 加 , 并达到一定临界值 . 正如透水性那样 , 毛管吸力是 饱和度的函数 , 因此流动不只取决于重力水头 . ? 5.2.4 明渠流 ? 细沟和切沟的水流 , 起水深通常明显地大于最粗糙部分 , 因此 与一般的明渠流