黄土高原小流域水力侵蚀模拟试验设计与验证
黄土高原小流域坡面水沙运移模拟试验研究的开题报告
黄土高原小流域坡面水沙运移模拟试验研究的开题报告标题：黄土高原小流域坡面水沙运移模拟试验研究一、研究背景和意义黄土高原是我国范围最大的土地退化区，其中土地水土流失是其退化的主要原因之一。
黄土高原地区的水文循环和土壤水分分布非常不均匀，地形复杂，坡面流和沟谷流相互作用，使得水沙运动十分复杂。
因此，对黄土高原小流域坡面水沙运移进行模拟和研究具有重要的理论和实践意义。
通过模拟试验，可以深入探究坡面水沙运动过程中不同环境因素的作用机制，为土地利用规划、水源保护等领域提供科学依据。
二、研究内容和目标本研究旨在通过室内模拟试验，探究黄土高原小流域坡面水沙运移过程中不同环境因素的作用机制。
具体研究内容包括：1. 研究不同降雨条件下坡面径流和输沙特征，并探究其与坡度、土壤类型等因素之间的关系。
2. 研究不同植被覆盖、土壤类型对坡面水沙运移的影响，并比较不同环境因素之间的相互作用。
3. 建立坡面水沙运移的模拟试验装置和相关分析算法，为后续研究提供支持。
本研究旨在为深入探究黄土高原小流域的水土流失机制提供理论基础，并对黄土高原的水资源管理和生态建设提供一定的参考价值。
三、研究方法本研究将采用室内模拟试验的方法，利用自行设计的试验装置，模拟不同降雨条件下的坡面径流和输沙过程，并记录数据进行分析。
首先，通过人工模拟不同降雨条件下的坡面径流和输沙过程，收集相关数据，并对数据进行处理和分析。
其中，坡度、土壤类型和植被覆盖等环境因素将被考虑在内。
其次，将收集到的数据使用SPSS等相关软件进行统计学分析，探究不同环境因素之间的关系，比较不同环境因素之间的相互作用，并建立相应的模拟试验算法，为后续研究提供科学依据。
四、预期成果通过本研究，将掌握黄土高原小流域坡面水沙运移的基本特征和规律，深入探究不同环境因素对坡面水沙运移的影响机制，建立相应的模拟试验装置和算法，并为相关领域的实践提供科学依据。
具体预期成果如下：1. 研究报告：对研究内容、方法、结果以及结论进行全面和准确的论述。
黄土高原小流域侵蚀预测与景观虚拟研究的开题报告
黄土高原小流域侵蚀预测与景观虚拟研究的开题报告一、选题背景和意义黄土高原地区作为中国的重要农业区和生态环境脆弱区，长期面临着水土流失、生态恶化等严重问题，对该地区的研究和保护意义重大。
作为黄土高原中的一个典型小流域，对该区域的研究可以为了解该地区的生态环境变化提供重要参考。
本研究将运用景观虚拟技术和SWAT模型，结合地理信息、气象数据等相关参数，对黄土高原小流域的侵蚀情况进行预测和分析，以期为该地区的生态环境保护提供一定的技术支持。
二、研究内容和方法1. 研究内容本研究将重点研究黄土高原小流域的侵蚀情况和景观变化情况。
具体包括以下几个方面：（1）对小流域的地理环境进行调查和分析，获取地形、土壤、植被等方面的数据；（2）利用SWAT模型，对小流域的水文、氢离子、物理侵蚀等情况进行模拟和预测；（3）利用景观虚拟技术，模拟小流域景观变化情况，以期从微观角度了解该地区的生态环境变化情况；（4）分析小流域的景观变化对生态环境的影响，并提出相关的保护措施。
2. 研究方法本研究主要采用以下几种方法：（1）SWAT模型：该模型基于地理信息和气象数据，对流域内水文循环和土壤侵蚀进行模拟和预测，是有效的流域管理和水资源保护工具。
（2）景观虚拟技术：景观虚拟技术可以帮助我们在计算机中构建出真实的景观，对生态环境变化进行可视化展示和分析，可以有效地了解生态环境变化的影响。
（3）统计分析：通过采集和统计数据，运用相关的统计方法对数据进行分析和处理，以期得出有效的结论。
三、研究计划和进度1. 研究计划本研究共计三个阶段：（1）调查和数据收集：包括采集小流域的地形、土壤、植被等数据，并获取相应的环境和气象数据。
（2）模型建立和数据分析：在收集好相应的数据后，利用SWAT模型和景观虚拟技术构建流域模型，对小流域的侵蚀情况和景观变化情况进行分析。
（3）分析和措施提出：在对小流域的侵蚀情况和景观变化情况进行分析后，提出有效的保护措施，并对其进行实践。
黄土地区小流域坡面侵蚀研究
在降雨试验 中， 进行试验检测 的项 目有 ： 坡 面土壤物 理性质 、 降雨前 后土壤含水量 、 降雨初损历 时、 降雨后 损历 时 、 降雨过程 中
水土保持工程建设 以小流域作 为单元体 ， 以小 流域生态 经济 不同时刻的径流量 、 含 沙量 、 坡面 流速 、 降雨 器工 作压 力 ， 降雨 后
ａ ４ ｂ ３
ａ ５ ｂ ２
ａ ５ ｂ ３
项综合治理开发的生态环境建设 工程——水 土保持 工程建设 。
． ２ 试验检 测 项 目 其主要指导思想是 以水土流失重点 病害地 区治理为依 托 ， 以小流 １ 在进行人工 降雨试 验前 ， 需要 对所 选 试验 用 地 进行 详 细 调 域形式为单元体 ， 借鉴 户包 治理 的方法 ， 紧 紧围绕 以经济 建设 为
为小流 域坡 面侵蚀 的下一 步研 究工作提供基 础。
降雨均匀度分别是 ０ ． ９ ３和 ０ ． ８ ４ ； 根据 已有研 究结果可 知 ， 人 工降 雨雨滴平均直径和 中数直径与降雨 强度均呈幂 函数关 系 ， 二 者关 系式为 ： ｄ＝１ ． ６ １ ７×１ ｏ ． ， ｄ ｓ ｏ＝ ６ ． ６ ４ ９× １ ｏ 锄； 从 关 系式得 出 ， 对 于 同一降雨强度 ， 天然降雨 雨滴 直径 的分布 范 围宽 ， 而人 工 降雨 雨
黄 土 地 区 小 流 域 坡 面 侵 蚀 研 究
叶有 烽
摘
王
英
７ ２ ６ ３ ０ ０）
（ 商 南县水务局 ， 陕西 商南
要： 针对黄土地 区小流域坡面侵蚀 的特点 ， 分析 了土壤、 土地 类型 、 坡度等对其的影响 ， 并通过 野外 大型降雨装置 ， 依据 坡面径
流理论 ， 模拟分析 了不 同土地类型 下坡 面的产流过 程 ， 为小流域坡面侵蚀 的进一步研究 工作提供参考 。 关键 词 ： 黄土地 区 ， 小流域 ， 坡面侵蚀
黄土高原地区小流域长系列水沙运动模拟
随着近期黄土高原地 区大 规模 以拦 泥 淤地 为主要 目的 的 淤地 坝建设的开展 ， 研究小流域 内部的水 沙运动规律 不仅对水 土保持措 施减水减沙效 益的科学计算有着重要 的现实意义 ， 而 且对综合治理小流域具 有较 强 的指 导作 用。笔者 开发建 立 的
Ｔ Ｉ Ｍｓ— Ｓ （ ｓ ｇ ｕ ｎ ｇａ ｄ Ｈ ｄｏｏｉａ Ｍｏｅｓ— ｆ ＨＨ Ｗ Ｔｉ Ｈ ａ Ｉｔ ｒｔ ｙｒｌ ｃｌ ｄｌ ｎ ｅ ｅ ｇ ｏ ｒ
地 区的主要侵蚀形式。因此 ， 采用简化 的网格产沙计算 公式 ：
Ｍ ＝ｋＰ ／ （） １
限差分法 在垂 向上 求解 Ｒ ｈ ｄ 方程 ， ｉａｓ ｃｒ 对多 沙 粗沙 区 面 积为
１７ｋ 的岔 巴沟流域进 行 了连续 ２年 （ ９０～１６ 年 ） ８ ｍ １６ ９１ 的降 雨径 流模 拟 ， 取得 了较高 的精度 。随着研 究 的进一步 深入 ， 笔 者在 借鉴前 人成 果的基 础上 ， Ｔ Ｉ Ｍｓ—Ｓ 模型进 行 了改 对 ＨＨ Ｗ 进， 实现 了网格尺度上的长系列径流泥沙耦合计算 。
密度 ， 并作为产沙预 报的指 标 ， 立 了岔 巴沟 流域 次暴雨产 沙 建
的统计模型。经检验 ， 该预报公式具有一定的精度 。
现有 的侵蚀模型及计 算公式 大 多是基 于各个 径流小 区的 试验数据 ， 黄土丘 陵沟壑 区小流 域尺 度上研究 分析建 立 的， 在 并认为下垫面 比较均一 ， 或者将沟谷 、 沟坡 、 沟道区分后分别研 究， 而基 于网格尺度 的产沙研究较少 。笔 者在借鉴前人成 果的 基础上 ， 结合本模型 的计算 方法和 原理 ， 网格的产 流计算 中 在
收 稿 日期 ：０ ５ ２ １ ２０ —１— ５
简化的坡 面薄层水流侵蚀 产沙计 算公 式估 算 了黄土高 原多沙
黄土高原流域生态水文模拟和植被生态用水计算
参考内容
一、引言
黄土高原是中国乃至全球最具有代表性的半干旱地区之一，其复杂的地形和 脆弱的生态环境使其成为研究生态水文问题的热点区域。泾河流域作为黄土高原 的主要河流之一，其流域内的生态水文效应对整个区域的生态环境有着重要的影 响。因此，对泾河流域的生态水文效应进行评价，并优化调控流域内的植被分布， 对于改善区域生态环境，提高生态服务功能具有重要意义。
黄土高原流域生态水文模拟和植被 生态用水计算
01 引言
03 参考内容
目录
02 生态水文模拟
黄土高原流域生态水文模拟与植 被生态用水计算
引言
黄土高原位于中国北部，是一个具有独特自然环境的区域。该地区的土壤侵 蚀和水土保持问题备受。为了更好地保护黄土高原的生态环境，开展生态水文模 拟和植被生态用水计算的研究显得尤为重要。本次演示将介绍这两种方法的原理、 方法和结果，为黄土高原流域的生态保护提供理论支持。
3、气候调节：泾河流域的植被通过蒸腾作用调节气候。蒸腾作用可以降低 温度，增加大气湿度，对当地的气候具有重要影响。
三、植被适水格局优化调控研究
为了应对泾河流域面临的问题，我们提出了优化调控植被分布的策略。首先， 需要了解不同植被类型的需水规律。在此基础上，结合泾河的水资源情况，制定 出不同的植被适水格局方案。最后，通过模拟实验和对比分析，选出最优的方案。
结论
本次演示对黄土高原流域生态水文模拟和植被生态用水计算进行了详细阐述。 通过了解该地区自然环境和水文特点，我们能够更好地理解和保护当地的生态环 境。植被生态用水计算在维持植被正常生长、防止土壤侵蚀等方面具有重要作用。
然而，仍需进一步优化和完善现有的计算方法和模型参数，以更好地应用于 实际环境。总的来说，本次演示的研究成果为黄土高原流域的生态保护提供了有 益的参考，并为未来的研究方向和前景提供了重要思路。
《探讨黄土高原水土流失现象的实验》说课稿(全国获奖实验说课实例)
《探讨黄土高原水土流失现象的实验》说课稿(全国获奖实验说课实例)《探讨黄土高原水土流失现象的实验》说课稿（全国获奖实验说课实例）一、实验背景与意义黄土高原地区是中国重要的生态敏感区，水土流失现象严重，导致了生态环境恶化、土地资源退化、自然灾害加剧等问题。
为了探讨黄土高原水土流失的机理和治理方法，我们设计了一项实验，通过对土壤侵蚀过程的模拟，分析不同因素对水土流失的影响。
二、实验目标1. 理解水土流失的概念及其对生态环境和社会经济发展的影响。
2. 掌握水土流失的实验方法和观测指标。
3. 探讨不同植被覆盖、土壤类型和坡度条件下水土流失的特点和规律。
4. 提出针对黄土高原水土流失治理的建议。
三、实验原理水土流失是指土壤在水和风力作用下被侵蚀、搬运和沉积的过程。
黄土高原地区由于地形陡峭、土壤松散、植被稀少，加之人类活动的影响，导致水土流失现象严重。
本实验通过模拟不同条件下的土壤侵蚀过程，研究水土流失的特点和影响因素。
四、实验材料与设备1. 实验材料：黄土高原地区土壤、植被（草本、灌木、乔木）、水、尺子、铲子等。
2. 实验设备：试验箱、水流发生器、风力发生器、观测台、摄影机、数据采集器等。
五、实验步骤与方法1. 实验准备：在试验箱内铺设一定厚度的黄土高原土壤，设置不同植被覆盖、土壤类型和坡度条件。
2. 模拟降雨：利用水流发生器模拟不同强度和持时的降雨过程，观察土壤侵蚀情况。
3. 观测与记录：在实验过程中，使用摄影机记录土壤侵蚀过程，同时用尺子测量土壤侵蚀量和泥沙产量。
4. 数据采集与分析：将实验数据导入数据采集器，进行统计分析，得出不同条件下的水土流失特点和规律。
5. 结果讨论：根据实验结果，探讨植被覆盖、土壤类型和坡度等因素对水土流失的影响，并提出治理建议。
六、实验结果与分析1. 植被覆盖对水土流失的影响：实验表明，植被覆盖度越高，水土流失程度越低。
草本植被对土壤侵蚀具有良好的抑制作用，灌木和乔木植被对土壤侵蚀的抑制作用更为显著。
基于物理机制的黄土高原小流域水沙模型构建与模拟研究
基于物理机制的黄土高原小流域水沙模型构建与模拟研究龚志惠;李红霞;王金星;刘超【期刊名称】《中国防汛抗旱》【年(卷),期】2022(32)8【摘要】水沙模型是计算和评估水土流失和泥沙侵蚀的重要工具。
黄土高原是我国土壤侵蚀最严重的地区之一,针对黄土高原地区水沙特点,耦合降雨径流模块、土壤侵蚀模块和泥沙输移模块,构建了基于物理机制的水沙模型,其中降雨径流模块采用水箱模型,土壤侵蚀模块包括降雨溅蚀、梁峁坡侵蚀、沟谷坡侵蚀、沟道侵蚀,泥沙输移模块采用泥沙平衡方程与蓄泄方程联合方法。
以黄河支流无定河的西南部黄土丘陵沟壑区岔巴沟流域作为典型代表进行水沙模拟,并将模拟结果与MUSLE(Modified Universal Soil Loss Equation)模型进行对比,探究不同的水沙模型对于模拟结果的影响。
模拟结果表明:(1)构建的水沙模型详细考虑黄土高原侵蚀过程特点,物理机制更明确,侵蚀计算更加全面。
(2)构建的水沙模型具有更高的精度和可靠性,优于基于经验公式MUSLE模型,其模型平均纳什效率系数NSE为0.722,平均沙量相对误差绝对值为21.3%;基于MUSLE的模型平均NSE为0.576,平均沙量相对误差绝对值为32.8%。
该研究成果为黄土高原地区泥沙侵蚀过程研究和水沙防治提供一定的科学依据。
【总页数】7页(P8-14)【作者】龚志惠;李红霞;王金星;刘超【作者单位】四川大学水利水电学院;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室;水利部信息中心(水利部水文水资源监测预报中心)【正文语种】中文【中图分类】TV124【相关文献】1.黄土高原地区小流域长系列水沙运动模拟2.黄土高原小流域水沙关系空间变异研究3.中大流域水沙耦合模拟物理概念模型因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
坡面水力侵蚀比尺模拟试验设计与验证------
Abstract This paper introduced the water erosion scale sim ulation experiment on the loess slop , further verifying experim ents were conducted on the sim ilarities of the runoff and erosion p rocesses. B ased on the theories of the small watershed sim ulation experiment, a design method and verification of water erosion simulation experim ent were given. The results showed that: the undistorted slop ing model was sim ilar to the antetype in the rainfall, the flow rate p rocesses, m ean velocity, runoff dep th, drag coefficient, sediment p roduction and sediment transport and bed deformation under comp lying w ith the sim ilarities of geometric, rainfall, flow, erosion p roduction, sediment transport and bed deformation etc. , in desp ite of som e difference of flow patterns in model and antitype experiment. So it can be app lied as a tool in soil erosion control p lan, op tim izing conservation measures and utilizing water and soil resource efficiently. Key words ater erosion; sim ilarity scale; Sim ulation experiment; sediment transport rate
黄土丘陵沟壑区小流域水沙侵蚀过程的情景模拟分析
黄 土 丘 陵 沟 壑 区小 流 域 水 沙 侵 蚀 过 程 的 情 景 模 拟 分 析
杨 涛 ，陈界 仁 周 毅 ， ，姚 文 艺 ，陈喜 ，史 学建 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，徐 毅 ，黄 国 如
（ ． 海 大学 水 文 水 资 源 与 水 利 工 程科 学 国家 重 点 实 验 室 ，１０８ 南 京 ；． 苏 省 水 文 水 资 源 勘 测局 ，１０９ 南 京 ； １河 ２０９ ， ２江 ２０２ ， ３ 黄 河 水 利 科 学 研 究 院 ，５０ ３郑 州 ； ． 南 理 工 大 学 土 木工 程 学 院 ，１６ １广 州 ） ． ４ ００ ， ４华 ５０４ ，
Ｙ ｎ ａ ｈ ｎＪｅｅ ｈ ｕＹ ａ ｎ ｉ，Ｃ ｅ ｈ Ｘ ｅｉｎ ，Ｘ ｉ，Ｈｕ ｎ ｕ ｒ４ ａ ｇＴ ｏ ，Ｃ ｅ ｉｒｎ ，Ｚ ｏ ｉ ，Ｙ ｏＷｅ ｙ 。 ｈ ｎＸｉ，Ｓ ｉ ｕｊａ。 ｕ Ｙ ａ ｇＧ ｏｕ
（ ．ｔ ｅＫ ｙＬ ｂ ｏ ｙ ｒｌ ｙａ ｄＷａｅ Ｒ ｓｕｃｓ ｄ Ｈ ｄａｌ ｎｉｅｒ ｇ Ｈ ｈ ｉ ｍ ｅ ｉ ，２０ ９ ， 州 ｉ ；２ Ｊ ｇｕ Ｐｏｉｃ ｌ ｕｅ ｕ １Ｓａ ｅ ａ ． ｆ ｄｏ ｇ ｎ ｔｒ ｅ ｒｅ ａ ｙｒｕｉ Ｅ ｇ ｅ ｎ ， ｏ ａ Ｕ ｖ ￣ ｔ １０ ８ Ｎ ｎ ｔ Ｈ ｏ ｏ ｎ ｃ ｎ ｉ ｙ ｇ ．ｉ ｓ ｒ ｎ ｉ ｒ ｎ ａ ｖ ａＢ ａ ｏ ｙｒｌ ｄ Ｗａ ｒ ｅ ｕｃｓ １０ ９ Ｎ ｊ ｇ ３ Ｔ ｅＩｓｔｔ ｏ ｙｒｕｉ Ｅ ｇ ｅ ｒ ｇｏ Ｙ Ｈ ｗ Ｒ ｖｒ ４ ０ ０ ，ｈ ｎ ｚｏ ； ｆ ｄｏ ｇ ａ ｔ ｓ ｒ ，２０ ２ ， ａ ｉ ； ．ｈ ｔ ｕ ｆ ｄａ ｌ ｎ ｎ ｉ ｆ ｅ ｏ ｉ ， ５０ ３ Ｚ ｅ ｇ ｕ Ｈ ｏ ｎ ｙ ｅＲｏ ｅ ｎ ｎ ｎｉ ｅ Ｈ ｃ ｉ ｎ ｅ ｈ ４ Ｃ Ｈ ｇ ｆ ｉ ｌ ｎ ｎ ｒ ｇ ｏ ｔ ｈｎ ｍ ｅ ｉ ｆ ｃｅｃ ｄ Ｅ ｇｎｅ ｎ ， １ ６ １ Ｇ ａ ｇ ｏ ） ． ｏ ｅｅｏ ｖ ｇ ｅｉ ，Ｓ ｕ Ｃ ｉａＵ ｖ ￣ ｔ ｏ ｉ ｅａ ｎ ｉ ｒ ｇ ５ ０ ４ ， ｕ ｚ ｕ Ｃ ｉＥ ｉ ｎ ｈ ｙ Ｓ ｎ ｎ ｅｉ ｎ ｈ
《黄土高原水土流失的详细实验研究》说课稿(全国优质实验说课文档)
《黄土高原水土流失的详细实验研究》说课稿(全国优质实验说课文档)黄土高原水土流失的详细实验研究说课稿一、实验背景及意义1.1 实验背景黄土高原地区是中国重要的生态安全屏障，然而，该地区水土流失问题严重，长期以来一直是科学研究和社会关注的焦点。
水土流失不仅导致土地资源退化、生态环境恶化，而且影响区域经济发展和社会稳定。
1.2 实验意义为了深入研究黄土高原水土流失的规律和机制，探寻有效的治理措施，本实验通过模拟实验和现场观测相结合的方式，对黄土高原水土流失进行详细研究，旨在为水土流失防治提供科学依据。
二、实验目的1. 了解黄土高原水土流失的现状及危害。
2. 掌握水土流失的模拟实验方法及原理。
3. 分析不同植被覆盖、不同坡度条件下水土流失的特点。
4. 探讨水土流失的治理技术及效果。
三、实验原理3.1 水土流失定义水土流失是指地表土壤在水力和风力作用下，发生破坏、迁移和堆积的过程。
3.2 水土流失的影响因素1. 植被覆盖：植被具有保持土壤结构、减少土壤侵蚀的作用。
2. 坡度：坡度越大，土壤侵蚀力越强。
3. 土壤性质：土壤粘性、结构、孔隙度等影响水土流失程度。
4. 降雨：降雨强度和频率对水土流失有重要影响。
四、实验材料与设备1. 黄土：黄土高原地区土壤，模拟实验的主要材料。
2. 植被：草本、灌木等植物，用于模拟实验中的植被覆盖。
3. 实验箱：模拟水土流失实验装置，包括坡度和降雨设备。
4. 测量仪器：量筒、天平等，用于测量实验数据。
五、实验步骤1. 制备实验土壤：采用黄土高原地区土壤，模拟实验条件。
2. 设置实验组：根据研究目的，设置不同植被覆盖、不同坡度条件下的实验组。
3. 进行模拟实验：利用实验装置，模拟实际降雨过程，观察水土流失现象。
4. 采集数据：通过测量仪器，采集实验过程中的降雨量、土壤侵蚀量等数据。
5. 数据分析：对实验数据进行整理和分析，探讨不同条件下的水土流失特点。
六、实验结果与分析6.1 不同植被覆盖条件下的水土流失特点1. 植被覆盖度与水土流失程度呈负相关。
黄土高原小流域土壤侵蚀信息系统建立与应用的研究 1．土壤侵蚀信息系统设计
黄土高原小流域土壤侵蚀信息系统建立与应用的研究1．土
壤侵蚀信息系统设计
刘志;江忠善
【期刊名称】《水土保持研究》
【年(卷),期】1996(3)2
【摘要】以小流域为单元进行综合治理与开发是我国流域治理的成功模式．进行小流域土壤侵蚀信息系统建立的研究，不仅为土壤侵蚀深入研究提供信息资料，而且对研究开发侵蚀环境综合调控专家决策系统具有重要的作用。
本文主要叙述了小流域土壤侵蚀信息系统计算机管理系统的总体设计、应用软件开发程序编写调试和信息系统的主要功能。
运行结果表明，该系统具有良好的兼容性和通用性。
【总页数】5页(P169-173)
【关键词】土壤侵蚀;信息系统;黄土高原;小流域;综合治理
【作者】刘志;江忠善
【作者单位】中国科学院水利部水土保持研究所
【正文语种】中文
【中图分类】S157.1
【相关文献】
1.小流域土壤侵蚀预测信息系统设计与实现 [J], 陈学华;周建中
2.应用USLE模型与地理信息系统IDRISI预测小流域土壤侵蚀量的研究 [J], 蔡崇
法;丁树文;史志华;黄丽;张光远
3.黄土高原淤地坝沉积泥沙在小流域土壤侵蚀研究中的应用 [J], 张风宝;杨明义;张加琼;解迎革;赵国平
4.小流域土壤侵蚀信息系统研究与应用 [J], 张卫国;朱启疆;杨胜天;刘宝元;符素华
5.应用地理信息系统评价黄土丘陵区小流域土壤侵蚀的研究 [J], 江忠善;王志强;刘志
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
小流域水文模拟研究
小流域水文模拟研究一、引言小流域是水文学研究中的重要对象，它在区域水文循环中具有显著的影响。
在水资源管理、洪水预警等方面都有广泛的应用。
小流域水文模拟作为小流域研究的一种常用方法，在实践中得到了广泛的应用。
本文将探讨小流域水文模拟的基本原理和应用实践。
二、小流域水文模拟基本原理1. 小流域概念小流域是指流域面积小于5000平方公里的流域。
小流域的集水面积通常是一个显著的地形单位，它们通常排列在长江主干下游、南方的各大湖区和黄淮海等地，以及一些山区和河谷地带。
以黄土高原为例，该地区的小流域面积往往小于100平方公里。
2. 小流域水文模拟的基本原理小流域水文模拟是指建立小流域的水文过程数学模型，通过计算机模拟小流域的水文过程，来研究小流域内的水文规律及其变化情况。
小流域水文模拟的基本原理包括以下几个方面：（1）降水量计算：通过气象站的观测数据及其他气象因素，计算小流域内的降水量；（2）径流计算：确定水文过程中的径流形成过程及径流量大小；（3）蒸散发量计算：通过参数及影响因素来计算小流域内的蒸散发过程，此处蒸散发包括蒸发和植物蒸腾；（4）地下水补给量计算：通过确定地下水流量与其他水文要素的关系，计算小流域地下水补给量；（5）水文模型构建：基于以上数值计算构建出小流域水文过程的数学模型，对小流域内的水文过程进行模拟和预测。
小流域水文模拟的基本原理给出了计算方法的基础，并且常用的小流域水文模拟方法有枯水流、面积亏损分析方法等。
三、小流域水文模拟的应用小流域水文模拟在水文学、水利工程、土地利用等领域都有重要应用，下面将阐述一些应用案例。
1. 小流域洪水预测小流域洪水预测是小流域水文模拟的十分重要的应用之一。
流域的水文过程可以用数学方法进行模拟，通过对降雨和流域径流量关系的分析，提供一套小流域洪水可控的操作方法。
小流域水文模拟在小流域洪水预测工作中发挥不可忽视的作用。
2. 水资源管理小流域水文模拟可以用于水资源的管理，该方法能够帮助管理部门进行水资源合理配置的研究。
黄土高原小流域水力侵蚀模拟试验设计与验证
密度、重力加速度、粒径及水动力粘滞系数, 单位采用标
准国际单位制。写成比尺关系式应为
ΚΞΚv
Κ Κ ΘS - Θ
2 d
=
1
(8)
Θ
考虑悬浮相似及惯性力比重力比相似有
Κ Κ 1 4 1 2 lv
Κd =
Κ 1 2 ΘS - Θ
(9)
Θ
式中 ΚΞ—— 悬沙颗粒沉速比尺; ΚΘS - Θ —— 泥沙颗粒 Θ
1 黄土高原小流域降雨径流模型设计
本模型设计的思路是, 先根据现有条件, 在满足小
流域模型侵蚀产沙悬移运动相似条件下, 初步选定模型
几何比尺, 再校核起动冲刷相似。根据分析[1], 得到小流
域降雨径流模型相似比尺。
1. 1 几何相似
Κx = Κy = Κz = Κl
(1)
式中 Κx , Κy , Κz , Κl —— 几何相似比尺。 1. 2 降雨径流相似
除风吹外主要考虑水流通过悬浮推移搬运, 而在黄土高 原, 暴雨相对土壤来说, 击溅分散泥沙能量很大, 通过暴 雨击溅水流泥沙含量可达 400 kg m 3[12]。 因此, 侵蚀产 沙运动首先应该满足悬浮、起动及挟沙相似即
Κu = Κuc = Κu3 = ΚΞ
(7)
式中 Κuc, Κu3 , ΚΞ—— 分别为泥沙起动流速比尺、摩阻 流速比尺和沉速比尺。
本文基于对模拟试验新的认识, 依据小流域模拟试 验理论[1], 选择黄土高原延安燕沟康家圪唠小流域为原 型对模拟设计理论进行检验和验证。该流域位于延安市
收稿日期: 2005203229 修订日期: 2005205226 基金项目: 国家 863 计划重大专项《新型高效雨水集蓄与利用技术研 究 ( 2002AA 2Z4051 ) 》; 科 技 部 农 业 科 技 成 果 转 化 资 金 ( 02EFN 217101279) ; 西部开发科技行动 (2002BA 901A 26) ; 中科院 水保所知识创新领域前沿 (C23013700) 作者简介: 高建恩 (1962- ) , 男, 研究员, 博士, 主要从事节水工程研 究。陕西杨凌西农路 26 号 中科院水利部水土保持研究所, 712100。
初中地理_黄土高原水土流失的自然原因实验探究教学设计学情分析教材分析课后反思
教学设计一、导入通过观看视频，三千年前的黄土高原的林繁叶茂，一片葱茏与现在黄土高原地表千沟万壑支离破碎的景观对比，我们今天主要通过实验的形式来揭开这个谜团二、实验目的❝1、通过分组进行对照实验，探究黄土高原水土流失的自然原因（植被覆盖率、地形坡度、降水强度、土质），使学生深刻地理解地表状况及降水与水土流失程度的关系❝2、培养学生的实验探究精神，使学生具有科学的环境观和可持续发展观。
三、本节课安排❝1、分组实验，注意观察、记录实验过程，总结实验结论❝2、分组上台展示实验结论❝3、小组讨论得到的启示学情分析学生经过一年半多时间的系统学习，已经基本掌握了地理的主要学习方法，本次通过实验的形式来加深学生的印象，使其对黄土高原水土流失严重的自然原因有了更加清晰明确的认识，突破了这一重难点。
在本次实验之前学生已经有了一定的知识储备，例如：黄土高原是风吹来的高原自然土质比较疏松，温带季风气候使得夏季降水集中且多暴雨，黄土高原位于地势的第二级阶梯上处于第三级阶梯向第一级阶梯的过渡地带地形坡度比较大等，为学生更好的理解实验结论打下来知识基础。
学生学习效果分析本节课大部分同学都积极的参与到了实验过程中，学生的参与度高。
学生参与讨论投入，很积极的参入教学的全过程，对学习表现出浓厚兴趣。
由此看出学生的课堂关注度很高。
从学生的展示本组的实验过程及结论来看，学生陈述有条理，能发表创造性的意见或见解，准确性高，分析到位，体现了学生的地理功底。
教材分析本节课节选自山东教育出版社出版教育部审定2013义务教育教科书（五*四学制）地理七年级下册第六章北方地区第三节《世界最大的黄土堆积区——黄土高原》第29页活动分析黄土高原水土流失的自然原因，分别研究地表植被、土质（沙土和黏土）、坡度（陡坡和缓坡）及降水强度（暴雨和小雨）对水土流失的影响。
学生在此之前已经学习了文明的摇篮、风吹来的黄土这两部分内容，对黄土高原的成因及黄土高原的地表形态有了一定的了解，为本节课的学习打下了基础。
黄土高原小流域分布式水蚀预报模型
(6)
式中：ρs为土壤比重(2650kg・m )；ω是水流应力，用流速和能坡计算；ωc是临界水流应力，通常为 -1 0.4cm・s ；c、d为与土壤中数直径有关的系数。 沟道是水流输送泥沙到沟口的通道。目前，国内外还没有基于物理过程计算沟道侵蚀的成熟算法，因 此，在忽略沟壁崩塌情况下，本文使用式(6)概略计算沟道侵蚀。 2.2.3 细沟、浅沟、切沟水流侵蚀 在黄土丘陵沟壑区小流域土壤侵蚀方式复杂多样，主要侵蚀方式包括 片蚀、细沟侵蚀、浅沟侵蚀、切沟侵蚀，同时重力侵蚀对小流域侵蚀产沙也具有重要贡献。对于细沟侵蚀 预报，首先判定发生临界区，然后在满足临界条件区域内，根据细沟发生所占面积比，确定不同地貌部位 细沟侵蚀量；由于目前尚缺乏对浅沟、切沟及重力侵蚀的定量研究，故采用浅沟侵蚀系数、沟蚀系数对其 发生区侵蚀量加以校正。 根据Foster等 计算方程为
3
-2
水
2005 年 3 月
利
学
报
第 36 卷 第3期
SHUILI
XUEBAO
Di=Y(Tc-C)Vsw
-1 -1
(5)
式中:Di为薄层水流径流分离或沉积量(kg・m ・s )，正值代表栅格单元内以侵蚀为主，负表示发生沉积； -3 -3 Y为有效系数，与饱和土壤黏结力有关；Tc是径流输移能力(kg・m )；C是径流中泥沙含量(kgm )；Vs是泥 -1 沙沉降速度(m・s )；w是径流宽(m)。 地表径流输移能力用Govers 提出的单元水流力方程模拟 Tc=ρsc(ω-ωc)
∂ ( AC ) ∂ (QC ) + − e( x , t ) = q s ( x , t ) ∂t ∂x
2 3 -1 -3 -1
(2)
-1
黄河上游沙漠小流域粗沙岸坡重力侵蚀特性的数值模拟
黄河上游沙漠小流域粗沙岸坡重力侵蚀特性的数值模拟黄河上游沙漠小流域粗沙岸坡重力侵蚀特性的数值模拟引言：黄河是我国第二大河流，其上游常年受干旱和沙尘暴的影响，形成了大量的沙漠小流域。
沙漠小流域中的粗沙岸坡是地貌演化过程中的重要部分，其侵蚀特性对流域水土保持具有重要意义。
本文基于黄河上游沙漠小流域的数据，通过数值模拟的方法，探讨了粗沙岸坡在重力作用下的侵蚀特性。
方法：本研究采用数值模拟的方法，构建了黄河上游某沙漠小流域的地形模型。
首先，利用数字高程模型(DEM)数据，确定了模拟区域的地貌特征。
然后，根据该地区的资料，选取了适当的参数，如流体密度、岩性等。
考虑到黄河上游地区常年受干旱和风蚀的影响，本研究还加入了风蚀因素。
最后，通过数值计算的方法，模拟了粗沙岸坡在重力作用下的侵蚀过程。
结果：数值模拟结果显示，粗沙岸坡在重力作用下发生明显的侵蚀。
由于黄河上游地区气候干燥，降雨量有限，雨水在岸坡上的冲刷作用较小。
而重力的影响则主要表现为动力侵蚀，即重力作用下的颗粒分布与运动。
重力侵蚀导致了沙漠小流域中的粗沙岸坡的地貌演化，形成了明显的凹陷和凸起。
进一步分析发现，重力作用下的侵蚀特性受到多种因素的影响，其中包括降雨强度、坡度和岩石性质等。
较大的降雨强度可以加速侵蚀过程，而较陡的坡度会增加侵蚀的速率。
此外，不同岩石的侵蚀特性也不同，硬质岩石相对于软质岩石更难以遭受重力侵蚀。
讨论与结论：本研究通过数值模拟的方法，对黄河上游沙漠小流域粗沙岸坡的重力侵蚀特性进行了探讨。
研究结果表明，重力是沙漠小流域中粗沙岸坡侵蚀的主要作用力之一。
降雨、坡度和岩石性质等因素在重力侵蚀中起到重要作用。
其中降雨强度较大、坡度较陡以及岩石较软的情况下，侵蚀速率相对较快。
本研究对于黄河上游沙漠小流域的水土保持具有重要意义。
进一步探究沙漠小流域的侵蚀特性，可以为流域的生态修复和土地利用提供科学依据。
未来的工作中，可以结合实际的野外观测数据，对数值模拟结果进行验证，进一步完善模型的准确性和可靠性。
黄土高原小流域分布式水蚀预报模型
黄土高原小流域分布式水蚀预报模型贾媛媛;郑粉莉;杨勤科【期刊名称】《水利学报》【年(卷),期】2005(036)003【摘要】本文基于黄土高原丘陵沟壑区小流域地形复杂、径流与侵蚀产沙具有明显垂直分带性的特点,以栅格DEM(Digital Elevation Model)为基础,提出由水文模块和侵蚀模块两部分组成的黄土高原小流域分布式水蚀预报模型.水文模块包括降雨、截留、微地形表面存储、入渗、地表径流和沟道流过程,采用运动波方程实现汇流演算;侵蚀模块考虑雨滴击溅分离、坡面薄层水流、细沟水流、浅沟水流和沟道流剥离与沉积等基本过程,运用泥沙物质平衡原理完成泥沙输移计算.应用模型对次降雨事件模拟的初步结果表明,模型对中度以上侵蚀性降雨事件的模拟精度在85%以上.【总页数】5页(P328-332)【作者】贾媛媛;郑粉莉;杨勤科【作者单位】中国科学院水利部,水土保持研究所,黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西,杨凌,712100;西北农林科技大学,水土保持研究所,陕西,杨凌,712100;中国科学院研究生院,北京,100039;中国科学院水利部,水土保持研究所,黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西,杨凌,712100;西北农林科技大学,水土保持研究所,陕西,杨凌,712100;西北农林科技大学,水土保持研究所,陕西,杨凌,712100【正文语种】中文【中图分类】S157【相关文献】1.基于水蚀预报模型的黄土高原水平阶减流阻蚀效应模拟 [J], 任柯蒙;卫伟;赵西宁;冯天骄;陈蝶2.黄土高原小流域次降雨径流深预报模型 [J], 王浩;张光辉;张永萱;耿韧;栾莉莉3.基于支持向量机的小流域水蚀预报模型研究 [J], 龙栋材;李斌兵4.土壤水蚀分布式预报模型研究述评 [J], 张瑜英;李占斌5.黄土丘陵沟壑区小流域水蚀预报模型构建 [J], 贾媛媛;郑粉莉;杨勤科;王占礼因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
黄土高原水土流失的实验
黄土高原水土流失的实验探究黄土高原水土流失的实验苏延清甘肃省定西市安定区公园路中学 743000中国地图出版社七年级地理上册第六章第四节《黄土高原》教材P85“探究黄土高原水土流失的自然原因”活动中，分别向一个盛有干燥的黄土块碗里加入水，黄土块遇水后变为泥浆。
编者的意图是是让学生在自己动手的活动中归纳和总结出属于自己的结论。
笔者在教学中演示该实验后，总觉得多数学生对黄土的“土质疏松”特征不能很好地理解。
故此，笔者对该实验进行了重新设计，在教学中取得了较好的效果。
下面就该实验的一些具体做法介绍如下，仅供大家参考。
一．〔实验器材〕松散的黄土、长满草的黄土、盛水的洒壶、升降的斜面（2块）二．〔实验步骤〕〔演示实验1〕把两块斜面放在水平桌面上，并将斜面控制在同一倾斜度（35度左右），然后让两位同学分别向两块斜面上轻轻的放上松散的黄土和长满草的黄土，让学生仔细比较、观察并记录下实验的条件和水土流失情况。
〔探究问题1〕植被覆盖和裸露的黄土山坡的水土流失有什么区别？〔演示实验2〕在实验1的基础上，请两位学生同时从同一高度向这两块斜面上用洒壶喷洒水，并不断加大水量，模拟下雨，（由“小雨”到“暴雨”）要求学生仔细比较、观察并记录下刚“下雨”和“雨量”不断加大时两块斜面上的水土流失情况。
〔探究问题2〕黄土山坡上水土的流失与植被的覆盖和雨量的大小有什么关系？〔演示实验3〕请两位学生把上面实验的一块斜面的倾角增加到（60度），另一块的倾角不变（35度），在两块斜面上洒些松散的黄土，让学生仔细观察并记录下实验的条件和水土流失情况。
〔探究问题3〕坡度增加时，植被条件相同的地方水土的流失的情况有什么区别？三、实验现象探究〔现象1〕没有植被松散的黄土放在斜面上很容易掉下来。
〔现象2〕黄土山坡降雨时容易发生水土流失现象；降雨时没有植被的覆盖土地水土流失严重，雨量增加，水土流失加剧。
〔现象3〕当斜面的倾角增加时，水土流失加剧。
四．实验结论1.学生通过以上实验现象的观察和思考，及时引导学生思考：“以上的实验现象和黄土高原的水土流失有何关系？”2.学生在讨论的基础上水到渠成地得出黄土高原水土流失的主要自然原因有：（1）黄土高原土质疏松,极易渗水。
黄土坡面水力侵蚀比尺模拟试验研究的开题报告
黄土坡面水力侵蚀比尺模拟试验研究的开题报告
一、研究背景和意义
黄土地区是我国西北地区的主要土地类型，同样也是我国水土流失
最严重的地区之一，黄土地区的土壤质地疏松，蓄水能力较差，加之年
降水集中且强度较大，很容易发生水土流失、坡面侵蚀等问题，直接威
胁到生态环境和人民生产生活。
因此，黄土坡面水力侵蚀的研究对于黄
土地区的生态环境保护、坡面土壤侵蚀控制以及防洪治旱方面具有重要
的现实意义。
二、研究概述和目标
本次开题研究主要围绕黄土坡面水力侵蚀比尺模拟试验展开，通过
模拟水分运移、土壤侵蚀等过程，研究此类侵蚀作用发生的机理、特征、规律等方面的问题。
本次研究的主要目标有：
1.评估不同坡度、坡面覆盖度、降雨条件下，黄土坡面水力侵蚀的
发展过程和形态特征；
2.揭示水力侵蚀作用对于土壤质地、水分特性等因素的敏感性；
3.探究黄土坡面水力侵蚀对于坡面土壤侵蚀和土地退化的影响及其
强度。
三、研究方法
本次研究采用比尺模拟试验的方法进行，模拟不同降雨条件下，黄
土坡面的水力侵蚀过程和特征，具体实现方式包括搭建模拟雨槽、选取
不同坡度、坡面覆盖度、土壤质地等指标设置试验方案、记录试验数据等。
通过比尺模拟试验研究黄土坡面水力侵蚀的机理、规律和特征，能
够提供科学的数据支撑和分析依据，对于指导相关地区的防治措施，促
进黄土地区的可持续发展具有重要的意义。
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除风吹外主要考虑水流通过悬浮推移搬运, 而在黄土高 原, 暴雨相对土壤来说, 击溅分散泥沙能量很大, 通过暴 雨击溅水流泥沙含量可达 400 kg m 3[12]。 因此, 侵蚀产 沙运动首先应该满足悬浮、起动及挟沙相似即
Κu = Κuc = Κu3 = ΚΞ
(7)
式中 Κuc, Κu3 , ΚΞ—— 分别为泥沙起动流速比尺、摩阻 流速比尺和沉速比尺。
图 2 H azen 起动流速与粒径关系曲线 F ig. 2 R ela tion sh ip cu rve of H azen’ sta rting
velocity and gra in size
1. 4. 3 挟沙相似
挟沙相似要求含沙量比尺 Κs 应与水流挟沙能力比
尺 Κs3 相等。即
Κs = Κs3
1. 4. 1 土壤悬浮相似问题 土壤悬移相似条件在有悬移质的动床模型试验中,
主要用来控制对模型床沙的选择。 燕沟泥沙较细, 中径 0. 025 左右, 98% 泥沙小于 0. 1 mm , 可选 STO R KS 滞 流区的静水沉降公式[1 ]
Ξ=
0.
039
ΘS
Θ
Θ
g
d2 v
式中 Ξ, ΘS , Θ, g , d , v —— 分别为泥沙沉速、密度, 水的
的 浮重比尺。采用原型砂, 几何比尺为 100, 则 Κd =
3. 16。dm 50 =
0. 3.
025 16
=
0. 008 mm。式 (9) 为模型选沙依
据。图 1 为燕沟康家圪崂小流域模型当选择天然土为模
型沙, 且比尺为 100 时根据原型沙求得模型沙级配及实
际应用模型土壤级配。
图 1 模型与原型土壤颗粒组成曲线 F ig. 1 So il gra in s grading of m odel and a rchetyp e
1. 4 床面侵蚀产沙及泥沙运动相似
土壤由固体、液体及气体三相组成, 不同直径的土
42
农业工程学报
2005 年
壤颗粒是土壤的主要组成成分, 也是侵蚀搬运土壤的主 要物质。 总结前人大量的研究成果[12], 依据降雨、径流 侵蚀的动力机制, 我们可将黄土高原小流域降雨径流侵 蚀分解为两个独立而又相互联系的亚过程, 即土粒与土 体的分离, 及被分离的土粒经搬运而流失这样一种物理 过程。 所谓分离除了雨滴击溅外, 还有其他外营力如冰 雪消融、风吹日晒及人畜践踏等。 大尺度自然搬运形式
0 引 言
利用室内小流域模型研究小流域水力侵蚀运动, 其 本质是通过室内模拟试验, 预测实际流域降雨径流侵蚀 泥沙来源, 优化治理措施, 通过合理调控, 控制水土流 失, 达到小流域水土资源高效利用的目的。 模拟试验要 达到定量预测, 模型与原型就必须相似, 这要求模型除 了必须满足正确的相似比尺要求外[1], 设计理论还必须 正确, 更重要的是还必须得到原型资料的验证。
流域面积为 0. 3417 km 2, 沟壑密度 3～ 4 km km 2, 流域 长度 0. 903 km , 流域最大宽度 0. 723 km , 平均宽度 0. 52 km , 流域形状系数 0. 52, 高差 189. 7 m。该小流域 土壤侵蚀自成系统, 生态经济系统适于调控[1], 且有较 丰富的实测资料以供对比。
高建恩, 吴普特, 牛文全, 等. 黄土高原小流域水力侵蚀模拟试验设计与验证[J ]. 农业工程学报, 2005, 21 (10) : 41- 45. Gao J ian’en, W u Pu te, N iu W enquan, et a l. Sim u la tion exp erim en t design and verifica tion of con tro lling w a ter ero sion on sm a ll w a tershed of loess p la teau [J ]. T ran saction s of the CSA E, 2005, 21 (10) : 41- 45. (in Ch inese w ith English ab stract)
摘 要: 针对目前黄土高原小流域室内物理模拟试验结论不能很好地定量推广到野外实际流域开发工作中去的问题, 该 文基于降雨、径流及入渗的水动力学原理, 利用相似论较完整地给出了一套可对黄土高原小流域降雨径流进行模拟试验研 究的一种设计方法和模拟试验技术。验证结果表明, 在正态条件下, 满足几何相似、降雨相似、水力侵蚀产沙、输沙相似及床 面变形相似等条件下所建造的黄土高原延安燕沟康家圪崂小流域模型, 采用几何比尺为 100 时, 其降雨、汇流、产沙、输沙 是基本符合实际情况的, 可以作为该流域治理水土流失、优化治理方案, 寻求水土资源高效利用措施的工具。 关键词: 黄土高原; 小流域; 水力侵蚀; 模拟试验; 设计与验证 中图分类号: S273. 29 文献标识码: A 文章编号: 100226819 (2005) 1020041205
本文基于对模拟试验新的认识, 依据小流域模拟试 验理论[1], 选择黄土高原延安燕沟康家圪唠小流域为原 型对模拟设计理论进行检验和验证。该流域位于延安市
收稿日期: 2005203229 修订日期: 2005205226 基金项目: 国家 863 计划重大专项《新型高效雨水集蓄与利用技术研 究 ( 2002AA 2Z4051 ) 》; 科 技 部 农 业 科 技 成 果 转 化 资 金 ( 02EFN 217101279) ; 西部开发科技行动 (2002BA 901A 26) ; 中科院 水保所知识创新领域前沿 (C23013700) 作者简介: 高建恩 (1962- ) , 男, 研究员, 博士, 主要从事节水工程研 究。陕西杨凌西农路 26 号 中科院水利部水土保持研究所, 712100。
密度、重力加速度、粒径及水动力粘滞系数, 单位采用标
准国际单位制。写成比尺关系式应为
ΚΞΚv
Κ Κ ΘS - Θ
2 d
=
1
(8)Βιβλιοθήκη Θ考虑悬浮相似及惯性力比重力比相似有
Κ Κ 1 4 1 2 lv
Κd =
Κ 1 2 ΘS - Θ
(9)
Θ
式中 ΚΞ—— 悬沙颗粒沉速比尺; ΚΘS - Θ —— 泥沙颗粒 Θ
(11)
由于到目前为止还没有十分可靠的水流挟沙能力
公式可供计算, 因此, 含沙量和挟沙能力比尺一般通过
试验进行率定。
1. 4. 4 沟床面变形相似 沟床面变形相似比尺为
Κt′=
Κl Κu
Κr0 Κs
=
ΚΚrs′Κt
(12)
式中 Κt′—— 冲淤时间比尺; Κr′—— 泥沙干容重比尺。
由于在模型中难以做到床面变形时间比尺与水流时间
1. 4. 2 起动相似 起动相似要求
Κuc = Κu
(10)
雨滴撞击土壤分离土粒, 土粒随水流运动, 首先必
须得到起动。黄土高原小流域土壤在暴雨条件下起动与
河流泥沙起动机理不同。河流泥沙是泥沙在水流作用下
运动, 而黄土高原侵蚀泥沙是表层壤土在暴雨径流作用 下起动、推移和悬浮。 首先, 在黄土高原的表层土壤, 受 到冰雪冻融交替, 风吹日晒, 人畜践踏等外营力作用已 很疏松, 十分容易起动。 其次, 在暴雨猛烈击溅下, 土壤 分散溅起或随水浮游前进。根据 H azen [13]坡面流资料点 绘起动流速与土壤粒径关系如图 2。 由图 2, 查出原型 d 50 = 0. 025 mm 起 动 流 速 为 0. 08 cm s, 模 型 d 50 = 0. 00759 mm 起 动 流 速 为 0. 008 cm s, Κuc = 0. 08 0. 0083≈ 10, 满足起动相似要求。
Em ail: gao jianen@ 126. com 通讯作者: 吴普特 (1963- ) , 男, 研究员, 博士, 主要从事节水农业研 究。 杨凌 中科院水利部水土保持研究所, 712100
南 3 km 处, 流域面积 47 km 2, 主沟长 8. 6 km , 多年平 均降水量 549. 9 mm , 流域水土流失面积 35. 7 km 2, 占 总面积的 76. 2% , 土壤侵蚀模数为 9000 t (km 2 ·a) , 属于强度水土流失类型区[15]。 模拟的燕沟康家圪崂小
第 10 期
高建恩等: 黄土高原小流域水力侵蚀模拟试验设计与验证
43
径 流侵蚀而言的有效降雨。 如果把年侵蚀模数达到
1 t (a·km 2) 的降雨作为标准, 则可将侵蚀性降雨定义 为大于该侵蚀标准的年降雨总和。据研究[20], 黄土高原 中北部地区年平均可蚀性降雨 140～ 150 mm , 平均侵 蚀次数 5～ 7 次。燕沟[15]1998～ 1999 年年平均降雨分别 为 571. 1 和 494. 6 mm , 分别出现侵蚀性降雨次数 7 和 6 次, 平均侵蚀性降雨量为 141 mm。
比尺一致, 考虑到小流域模拟试验过程是一当量侵蚀过 程, 因此在模拟试验中以床面变形时间比尺为主。
2 降雨的当量过程与含沙量试验比尺选择
2. 1 降雨的当量过程 就不同的应用目的, 降雨有有效降雨和无效降雨,
调控降雨径流的目的在于减轻水力侵蚀以使水土资源 高效利用。 黄土高原并非所有降雨都会产生侵蚀, 故把 能分散和搬运泥沙的降雨定义为侵蚀性降雨, 或者针对
Κi =
Κ1 2 l
(2)
式中 Κl —— 雨强相似比尺。 1. 3 水流运动相似
1) 水流惯性重力比相似
Κu =
Κ1 2 l
(3)
2) 水流惯性阻力比相似
Κf =
1 或 Κn =
Κ1 6 l
(4)
3) 水流连续相似
ΚQ =
Κ5 2 l
(5)
4) 水流时间比尺
Κt =
Κ1 2 l
(6)