第九章第二节水力侵蚀.ppt

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1、第二节水力侵蚀1水流作用2溅蚀3面蚀4沟蚀5山洪侵蚀6海岸、湖岸及库岸浪蚀1水流作用1.1水流剥蚀作用水流剥蚀也就是地表泥沙被水流带走，沙粒可以呈滑动或滚动形式运动。沙粒滑动时受力情况分析PxFdaGPyVd＝K1·滑动起动流速式中：系数K1＝d—泥沙粒径f—摩擦系数；γM—砾石的容重；γw—水的容重；λx—推移力系数；λy—上举力系数；ρ—水的密度。沙粒滚动时受力分析Gα1dα2dα3dPyPxVd0＝K2·起动流速K2＝式中符号物理意义同前。1.2水流搬运作用泥沙的搬运形式可分为推移和悬移两大类。这两种形式运动的泥沙分别称为推移质及悬移质。泥沙搬运方式(流速分布，推移质与悬移质

2、的相互转化)推移质河床床沙(静止)悬移质床面流速空气水水流挟沙力在一定的水流条件下，能够挟运泥沙的数量，称为挟沙力。它的单位与含沙量ρs(kg/m3)相同，以符号ρ0表示。水流挟沙力应该包括推移质和悬移质的全部沙量。但在天然河流中，悬移质一般成了全部运动泥沙的主体，因此，对于平原冲积性河流一说，常以悬移质输沙率代替水流的全部挟沙力。1.3泥沙的堆积当泥沙的来量大于水流的挟沙力时，多余的泥沙就要沉积下来。2溅蚀2.1雨滴特性雨滴特性包括雨滴形态、大小及雨滴分布、降落速度、接地时冲击力、降雨量、降雨强度和降雨历时等，直接影响侵蚀作用的大小。雨滴形状、大小及分布一般情况下，小雨滴为圆形，

3、大雨滴(＞5.5mm)开始为纺锤形，在其下降过程中因受空气阻力作用而呈扁平形，两侧微向上弯曲。因此把雨滴直径≤5.5mm时，降落过程中比较稳定的雨滴称稳定雨滴；当雨滴直径＞5.5mm时，雨滴形状很不稳定，极易发生碎裂或变形，称暂时雨滴。对于直径＜0.25mm的雨滴称为小雨滴。雨滴速度与能量雨滴降落时，重力与空气浮力二力趋于平衡时，即以固定速度下降，此时的速度即为终点速度(terminalvelocity)。终点速度的大小，主要取决于雨滴直径的大小和形状。雨滴的终点速度越大，其对地表的冲击力也越大，即对地表土壤的溅蚀能力也随之加大（E=0.5mv2）。雨滴侵蚀力降雨雨滴的侵蚀力是降雨

4、引起土壤侵蚀的潜在能力。它是降雨物理特征的函数，降雨雨滴侵蚀力的大小完全取决于降雨性质，即该次降雨的雨量、雨强、雨滴大小等，而与土壤性质无关。2.2溅蚀过程及溅蚀量溅蚀过程降雨雨滴动能作用于地表土壤而作功，导致土粒分散，溅起和增强地表薄层径流紊动等现象称为雨滴溅蚀作用（raindropsplasherosion）。其过程图如下。溅蚀量溅蚀引起土粒下移的数量称为溅蚀量。在侵蚀力不变情况下，其决定于影响土壤可蚀性的诸因子(包括内摩擦力、粘着力等)。对同一性质的土壤以及相同管理水平而言，则决定于坡面倾斜情况、雨滴打击方向和降雨性质。Fill研究了不同性质土壤的溅蚀，得了沙土溅蚀量与动能的

5、0.9次方成正相关，壤土则与降雨动能的1.46次方成正相关。3.2.3影响溅蚀因素气候因素雨型不同雨滴大小分布亦不同，就一定雨强来说，局部地区短阵性雨型比大面积的普通雨型更易引起土壤侵蚀。降雨强度与雨滴的各种特征参数关系密切，因而，降雨强度也是影响溅蚀作用的因素之一。溅蚀作用受风力强烈影响，风的推动作用会增加雨滴的打击能量，并改变雨滴打击角度。地形因素土粒受雨滴打击后，其移动方向取决于坡向和坡度。斜坡上土粒在击溅作用下向下坡移动的量大于向上坡移动的量。坡度越大，溅蚀量愈多，移动距离也愈远。埃里林(Ellison)测量发现，在10%的坡度上，75%的壤土溅蚀量移向下坡，在同样条件下的

6、沙土上，60%的溅蚀量移向下坡。土壤因素土壤种类不同，其粘粒、有机质含量以及其他对土壤起粘结和胶结作用的物质也不同。随着团粒中粘土含量的增加，团粒强度增大，雨滴溅蚀量减少。植被因素植被和其枯枝落叶层在防治溅蚀过程中具有及其重要的作用。枯枝落叶完全覆盖的土壤表面能承受雨点降落时的冲击力，可从根本上消除击溅侵蚀作用。3面蚀3.1坡面径流形成蓄渗阶段蓄渗阶段一般包括植物截留、下渗和填洼三个部分。植物截留是雨水在植物叶面吸着力、承托力、重力和水分子内聚力作用下的叶面水分储存现象。其截留量一般为几毫米。当降雨量大于植物截留和下渗量时，雨水便在一些分散的洼地停蓄起来，这种现象称为填洼。填洼量可

7、达10~100mm。产流量可用下式表示：Rs(t)—t时刻地面径流深（mm);i—降雨强度（mm/min）;In—植物截流率（mm/min）;e—蒸发率（mm/min）;Sd—填洼率（mm/min）;f—下渗率（mm/min）。坡面漫流阶段随着植物截流和填洼过程的结束，水分主要入渗土壤，而土壤入渗随时间延续而逐渐减弱，当雨强超过入渗率时，地表即开始形成地表径流。地表径流的多少可用地表径流系数表示。3.2坡面径流能量分析坡面流流速坡面流的流动情况十分复杂，沿程有下渗、蒸