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降雨作用下坡面侵蚀的水动力机理

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降雨作用下坡面侵蚀的水动力机理

生态环境2008,17624402444HTTP//WWWJEESCICOMECOLOGYANDENVIRONMENTEMAILEDITORJEESCICOM基金项目国家自然科学基金项目(40572158);交通部西部科技项目200631879285作者简介吴永1981年生,男,博士研究生,主要从事山地灾害形成机制和防治技术研究。EMAILWYHONGYU163COM收稿日期20080906降雨作用下坡面侵蚀的水动力机理吴永1,2,何思明1,李新坡11中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,四川成都610041;2中国科学院研究生院,北京100039摘要降雨作用下的坡面侵蚀不仅导致严重的水土流失,同时也可能诱发严重的重力地质灾害如滑坡、泥石流等。研究其发生发展的机理以及内部理论规律对减灾防灾具有至关重要的作用。文章以水动力学公式为基础,从坡面颗粒侵蚀的水分环境角度入手,分析了浸泡状态下松散颗粒和固定颗粒的侵蚀机理,揭示降雨作用下坡面水流与坡面颗粒间的相互作用关系,并给出各类型侵蚀发生所对应的临界降雨强度。最后,通过实例计算验证了理论的合理性。关键词降雨;坡面水流;颗粒侵蚀;临界降雨强度中图分类号S157文献标识码A文章编号16722175(2008)06244005水土流失已经成为当今世界主要的环境问题,据估计,目前全世界范围内每年因此而损失的耕地达(57)1010M2,表土资源正以每年07的速度减少1。水土流失的形式有很多,其中最直接最常见的是降雨作用下的坡面水流侵蚀。我国每年因此而被侵蚀带走的有机营养土达几十亿吨,给生态环境,农业发展带来巨大损失。同时严重的坡面侵蚀也会引起河湖淤塞,洪水泛滥,诱发滑坡、泥石流等灾害,严重的影响了人民的生产生活。可见研究坡面侵蚀发生发展的水动力机理对减灾防灾、改善人类的生存环境具有至关重要的作用。关于降雨中坡面侵蚀的研究,国内外相关学者已进行了大量工作,主要包括利用水流的动力学参数对径流侵蚀形态的研究,或从能量和动力学角度,分析了坡面侵蚀的临界坡度,初步探讨侵蚀的机理。认为影响坡面侵蚀的因素主要有坡度、土壤的类型、坡面的粗糙度、降雨强度、坡面流规律、泥沙运动机理等。但这些研究多集中在以试验为基础的定性分析上26,可用来反映降雨作用下的坡面侵蚀规律,但很难真正描述坡面受到侵蚀的内在机理。实际上,由WEPP模型可知决定坡面侵蚀程度

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