人工降雨实验报告

1、人工模拟降雨侵蚀实验人工模拟降雨侵蚀实验1实验目的通过本实验，了解人工模拟降雨机的工作原理，掌握降雨导致的土壤侵蚀 作用、降雨侵蚀的发生过程、影响降雨侵蚀量的主要因素等。2实验原理降雨导致的土壤侵蚀量大小，主要取决于降雨历时、降雨强度和降雨量 等，同时还受到土壤种类（不同土壤的可蚀性不同）、地面坡度、地表覆盖物种 类及其覆盖物数量等多种因素的影响。本实验室内人工模拟降雨系统，采用特定土壤（限于教学时数只能选择一 种土壤），通过改变有限的因素（降雨量、降雨强度、降雨历时、地面坡度）探 讨土壤侵蚀量（土壤流失量）的大小，进而通过分析实验数据得到以上因素与 土壤侵蚀量的相关关系。本试验中，我们设计了

2、两种因子的研究，即降雨历时（3min、5min和 10min）和地面坡度（10、20、30）。3人工模拟降雨机的主要性能产品厂家：日本大器株式会社；有效降雨面积：1.5mX1.5m；雨滴发生器全地面垂直高度：2.0m；降雨强度：10 mm/h 200 mm/h连续可调；雨滴直径：1.7 mm 3.0mm；降雨历时：024 h自动控制；工作方式：手动、半自动、全自动三种方式任选。4实验物品准备可变坡度土壤侵蚀槽1个(0.5mX1.5m)；供试土壤适量(1.0 m3以上)装入土壤侵蚀槽;1000 ml量筒若十个；1000 ml塑料瓶30个；塑料漏斗30个；20 cm定性滤纸2盒；烘箱1个；1/10

3、0天平2个；记录及计算用品适量。5第三组实验设计根据班内实验设计协商结果，我们组的任务研究降雨历时对土壤侵蚀量大小的 影响。5.1地面坡度设计地面坡度分为10、20和30 3个坡度级，为单独研究降雨历时对坡面产沙量的影响，我们控制变量，坡度固定为20。5.2降雨历时设计降雨历 时分为3min、5min、10min 3个级别。6实验步骤将填充有土壤样品的可变坡度土壤侵蚀槽安置于人工模拟降雨机的正下方，向人工模拟降雨机注水并 调整模拟降雨机的供 水阀门至降雨强度为10mm/h左右。调节土壤侵蚀槽的倾斜程度，使被实验的土壤表面坡度达到20并保持这 再分别调节模拟降雨机的供水阀门至降雨强度为40 mm

4、/min、50 mm/min、60 mm/min，各保持这些降雨强度约10min左右以使土壤侵蚀槽内土壤表面产生的 地表径流量均匀一致，重复6.5过程及内容，将相关数据分别记录于表 2.22.7。按不同地面坡度将水样编号用铅笔分别写在过滤纸上，放入干燥箱内（烘 箱温度应80C ）烘57 h后，取出包有泥沙的过滤纸称重。扣除过滤纸重量 后将泥沙重量分别记录。7数据整理与分析1、极端值的剔除将表1的地面坡度、降雨量和产沙量栏内的实验数据整理（将相同地面坡 度和同一降雨强度下的3个产沙量数据初步对比分析，如果相对相差均忍5% 时，取其3个产沙量数据的平均值作为该种条件下的产沙量值；如其中一个数 据的

5、相对相差均5%时，则剔除该数据取另2个产沙量数据的平均值作为该种 条件下的产沙量值。）表一 20。坡度条件下研究降雨历时与产沙量关系记录表坡度（）降雨历时（min）土重（g）产沙量（g/（tf h）2037.39197.072038.12162036.01160.2720510.07161.122056.99111.842056.27100.32201010.3282.5620108.6168.8820108.7870.24表中，红色数据超限，剔除后，用剩余数据求平均产沙量，结果如下表表2 20。坡度条件下研究降雨历时与产沙量关系坡度（）降雨历时（min）平均产沙量g/（ h）203206.5

6、3205106.08201069.562、降雨历时回归分析针对降雨历时和产沙量进行一元回归分析，结果如下坡度为10。条件下降雨历时-产沙量回归分析降雨历时（min） 服 （ 量沙 产图2坡度为10条件下降雨历时-产沙量回归分析图1坡度为30条件下降雨历时-产沙量回归分析X? /气量沙产针对坡度为10条件降雨历时产沙量进行回归分析，结果表明降雨历时和 产沙量成线性正相关关系，拟合优度达到0.858,相关性良好。这种线性关系可 解释为，在降雨过程中，随着降雨时间的提高，雨滴对坡面的腐蚀破坏程度逐 渐增加，故产沙量也逐渐增加。在针对坡度为30条件下降雨历时和产沙量的 回归分析中得出了相反的结论。因为

7、所计算的产沙量是基于单位时间单位面积 上的产沙量。降雨历时可能与产沙量并没有良好的线性关系。在某次实验中得 出的线性关系并不可靠。降雨历时与产沙量之间可能并不存在确定的相关关 系。查阅文献，在前人研究中，尚没有把坡度作为影响因子的研究。3、坡度-产沙量回归分析根据坡度为10条件下降雨历时-产沙量回归分析，带入公式，预测降雨历 时为3分钟时，产沙量为54.78g/m? h。固定降雨历时为3min，针对坡度和产沙 量就行回归分析，结果如下坡度-产沙量回归分析坡度（）图3坡度和产沙量回归分析由图3的分析可知，坡度和产沙量的线性关系较好，拟合优度达到了 0.9431，坡度与产沙量成正线性相关关系。即随着坡度的增加，产沙量也增 加，即陡坡能加重土壤流失。这也和前人的研究结果相吻合，如管新建（2011）针对产沙量与其影响因子进行了关联分析，其中坡度与产沙量的关联 度达到0.601。鲁克新（2011）利用室内模拟降雨条件对径流侵蚀产沙量进行了 试验研究，结果表明坡度是影响产沙的主要因素，产沙贡献率为76%。8实验总结本次实验以降雨历时和坡度为影响因子，研究与坡面产沙量的关系。根据 查阅文献和实验分析的结果表明，降雨历时与产沙量关系较为复杂，可能不存 在单纯的线性关系。坡度是产沙量重要的影响因子，与产沙量线