降雨条件下砒砂岩坡面侵蚀规律试验研究

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黄河中游砒砂岩区水土流失严重,给整个生态环境造成了极其恶劣的影响。目前关于该地区砒砂岩的侵蚀规律研究还不够深入,尤其缺乏模拟降雨试验数据,另外该地区的水土保持措施比较单一,化学材料措施很少推广应用。本研究首先通过室内模拟降雨试验,考察了坡度、降雨强度、植被覆盖度对砒砂岩坡面侵蚀特性的影响,并进行回归分析建立了砒砂岩坡面侵蚀预测模型;其次,通过室内降雨试验和野外放水冲刷试验相结合的方法,检验了新型固化剂W-OH在砒砂岩坡面的应用效果,主要得出的结论有以下几点:1)砒砂岩渗透性很差,一场降雨过程中降雨入渗量仅占到总降雨量的10%-15%,不同条件下坡面产流量随降雨历时趋于稳定,基本等于降雨量。各因素对坡面侵蚀产沙量的影响大小为:降雨强度>植被覆盖度>坡度。2)植被对砒砂岩坡面的减沙效益较减流效益更为明显,不同条件下植被的减流率在20%左右,而减沙率在70%左右,另外植被的减流减沙效益,受降雨强度的影响特别明显,更大的降雨强度时须对应更高的植被覆盖度,才能起到理想的减蚀效果。3)回归分析,得到砒砂岩坡面侵蚀总产沙量与坡度、植被覆盖度间均具有很好的线性关系,而同降雨强度具有较好的幂函数关系,并通过分析累计产沙量随时间的变化规律,建立了砒砂岩小尺寸坡面侵蚀预测模型。4)W-OH在砒砂岩坡面形成一层稳定的保护层,起到了隔水和疏水的效果,这大大削弱了水对砒砂岩的侵蚀作用,使得降雨侵蚀过程只有雨滴的溅蚀作用,而几乎没有径流冲刷和重力侵蚀作用。室内降雨条件下,W-OH的抗蚀效果明显,不同条件减沙率均超过98%;同样,室外条件下,其抗径流冲刷效果也非常显著,两种坡面类型的减沙率都超过99.5%。
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