紫色土丘陵区新改土坡面产流产沙及水动力学参数特征

新改土是刚经过农地整理工程改造工序且处于土体非稳定期的土体,其土壤结构松散,在降雨径流作用下易发生水土流失,研究新改土的产流产沙和水动力学参数特征具有重要意义。通过野外放水冲刷试验,研究了紫色土丘陵区新改土坡面(10°)在不同上方来水流量(5,15,30L/min)及不同坡长(5,10,20,30,40,50m)条件下的产流产沙和水动力学参数特征。结果表明:(1)坡面产流率随着放水冲刷过程的变化趋势为波动增长期—稳定发展期,产沙率变化趋势为波峰波谷变化—逐渐减小—稳定发展,均在30～50min后达到稳定;平均产流率变化范围为0.36～20.46L/min,平均产沙率变化范围为1.11～239.09g/min;累积产沙量与累积产流量呈极显著的线性正相关关系(p<0.01)。(2)径流稳定时呈层状缓流;径流剪切力和径流功率变化范围分别为8.36～28.36Pa和1.42～5.10N/(m·s),与上方来水流量分别呈二次曲线函数关系和线性方程函数关系;径流功率是描述新改土坡面侵蚀产沙的最佳水动力学参数,二者呈二次曲线函数关系。因此,上方来水流量和坡长均为紫色土丘陵区新改土坡面侵蚀的影响因素;产流产沙和水动力学参数与上方来水流量主要呈正相关性(R2为0.662～0.999),20,30m坡长是影响新改土10°坡面侵蚀的临界坡长。研究结果可为新改土坡耕地水土流失监测、预报和水土保持措施布置提供了理论依据。