溅蚀培训课件.doc

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1、溅蚀培训课件一、雨滴特性雨滴特性包括雨滴形态、大小及雨滴分布、降落速度、接地时冲击力、降雨量、降雨强度和降雨历时等，直接影响侵蚀作用的大小。1.雨滴形状、大小及分布一般情况下，小雨滴为圆形，大雨滴(5.5mm)开始为纺锤形，在其下降过程中因受空气阻力作用而呈扁平形，两侧微向上弯曲。因此把雨滴直径5.5mm时，降落过程中比较稳定的雨滴称稳定雨滴；当雨滴直径5.5mm时，雨滴形状很不稳定，极易发生碎裂或变形，称暂时雨滴。对于直径0.25mm的雨滴称为小雨滴。降雨是由大小不同的雨滴组成的，不同直径雨滴所占的比例称为雨滴分布。小雨滴直径约为0.2mm，大雨滴直径约6.0mm以上，一次降雨的雨滴分布，用

2、该次降雨雨滴累积体积百分曲线表示，其中累计体积为50%所对应的雨滴直径称为中数直径，用D50表示。D50表明该次降雨中大于这一直径的雨滴总体积等于小于该直径的雨滴的总体积，它比平均雨滴直径的涵义是不同的。不同强度降雨雨滴分布不同，通常雨强愈大D50愈大，降雨强度变小，D50也相应减小。2.雨滴速度与能量雨滴降落时，因重力作用而逐渐加速，但由于周围空气的摩擦阻力产生向上的浮力也随之增加。当此二力趋于平衡时，雨滴即以固定速度下降，此时的速度即为终点速度(terminal velocity)。达到终点速度的雨滴下落距离，随雨滴直径增大而增加，大雨滴约需12m以上，终点速度的大小，主要取决于雨滴直径的

3、大小和形状。雨滴的终点速度越大，其对地表的冲击力也越大，换言之对地表土壤的溅蚀能力也随之加大。一般情况下，小雨滴为圆形，稍大的雨滴因其下降时受空气阻力作用而呈扁平形。小雨滴直径约为0.2mm，大雨滴直径约为7mm，其降落时的终点速度随雨滴直径增加而变大(表3.1)。表3.1 静止空气中各种雨滴终点速度直径(mm)终点速度A(m/s)终点速度B(m/s)达95终点速度的距离B(m)0.251.00-0.502.002.01.004.004.12.22.005.586.35.03.008.067.57.24.008.858.57.85.009.158.87.66.009.209.07.23.雨滴侵

4、蚀力降雨雨滴的溅蚀是降雨和土壤相互作用的结果，任何一次降雨发生的溅蚀都受到这两方面的制约。研究降雨溅蚀作用，需要首先研究雨滴的侵蚀力和土壤的可蚀性。降雨雨滴的侵蚀力是降雨引起土壤侵蚀的潜在能力。它是降雨物理特征的函数，降雨雨滴侵蚀力的大小完全取决于降雨性质，即该次降雨的雨量、雨强、雨滴大小等，而与土壤性质无关。降雨雨滴的侵蚀力计算，经过国内外许多学者研究，已取得很大进展。40年代初埃利森(W. D. Ellison)、比萨尔(E. Bisal)、罗斯(J. O. Lawx)等人的大量实验，发现了降雨雨滴侵蚀力与能量有关，后来又被土壤流失资料所证实，威斯迈尔经过大量的寻优计算，找到了用一个复合参

5、数(暴雨的功能与其最大30min强度的乘积作为判断土壤流失的指标)，这就是降雨侵蚀力指标R，表达式为：REI30 (3.15)式中：E该次降雨的总动能(j/m2·mm)；I30该次暴雨过程中出现的最大30min。降雨强度(mm/h)。I30是从自记雨量计的记录纸中选取曲线最陡的一段计算出来的。 二、 溅蚀过程及溅蚀量1.溅蚀过程（1）概念降雨雨滴动能作用于地表土壤而作功，导致土粒分散，溅起和增强地表薄层径流紊动等现象称为雨滴溅蚀作用。或击溅侵蚀。（2）表现方面雨滴溅蚀主要表现在以下几个方面：破坏土壤结构，分散土体或土粒，造成土壤表层孔隙减少或者堵塞，形成“板结”引起土壤渗透性下降，利

6、于地表径流形成和流动；直接打击地表，导致土粒飞溅并沿坡面向下迁移。雨滴打击增强了地表薄层径流的紊动强度，导致降雨侵蚀和地表径流输沙能力增大。上述三方面在溅蚀过程中紧密相联互有影响，就其过程而言大致分为四个阶段。干土溅散阶段:降雨初期由于地表土壤水分含量较低，雨滴首先溅起的是干燥土粒；湿土溅散阶段：随降雨历时延长，表层土壤颗粒逐渐被水分所饱和，此时溅起的是水分含量较高的湿土颗粒；泥浆溅散阶段：土壤团粒受雨滴击溅而破碎，随着降雨的继续，地表呈现泥浆状态阻塞了土壤孔隙，影响了水分下渗，促使地表径流产生；地表板结：由于雨滴击溅作用破坏了土壤表层结构，降雨后地表土层将由此而产生板结现象。2.溅蚀量（1）

7、概念击溅侵蚀引起土粒下移的数量称为溅蚀量。（2）影响因子在侵蚀力不变情况下，溅蚀量决定于影响土壤可蚀性的诸因子(包括内摩擦力、粘着力等)。对同一性质的土壤以及相同管理水平而言，则决定于坡面倾斜情况和雨滴打击方向。在平地上，垂直下降的雨滴溅蚀土粒向四周均匀散布，形成土粒交换，不会有溅蚀后果。但在坡地上或雨滴斜向打击下，则土粒会向坡下或风向相反方向移动。溅蚀在风的作用下会改变打击角度，并推动雨滴增加打击能量，当作用于不同坡向、坡度上时，会形成复杂的溅蚀。若某地降雨期间风向不断变化，可能暴雨后的影响趋于平衡；但对整个降雨期间保持固定风向的一场降雨而言，会对土壤溅蚀产生很大影响。三、影响溅蚀因素1.气

8、候因素（1）降雨雨型不同雨滴大小分布亦不同。如黄土地区降雨分为两种形式，一种是由局部地形和气候影响产生的来势猛、历时短(1小时左右)的小面积降雨，称短阵雨型，其雨滴直径较大；另一种主要是锋面影响的大面积普通降雨雨型，其雨滴直径相对较小。就一定雨强来说，局部地区短阵性雨型比大面积的普通雨型更易引起土壤侵蚀。降雨强度与雨滴的各种特征参数关系密切，因而，降雨强度也是影响溅蚀作用的因素之一。（2）风力溅蚀作用受风力强烈影响，风的推动作用会增加雨滴的打击能量，并改变雨滴打击角度。风还把击溅起的土粒吹到更远的地方。在整个降雨期间保持固定方向的大风，对土壤侵蚀的影响更大。2.地形因素土粒受雨滴打击后，其移动

9、方向取决于坡向和坡度。在斜坡上土粒在击溅作用下向下坡移动的量大于向上坡移动的量。一般情况下坡度越大，溅蚀导致的移动土粒向下坡移动的愈多，移动距离也愈远。埃里林(Ellison)对溅蚀作用测量后发现，在10%的地面坡度上，75%的土壤溅蚀量移向下坡，在同样条件下的沙土上，60%的溅蚀量移向下坡。3.土壤因素土壤种类不同，其粘粒、有机质含量以及其他对土壤起粘结和胶结作用的物质也不同，土壤团粒粘结构的增加能降低或减少雨滴击溅下的土粒分散坡坏。随着团粒中粘土含量的增加，团粒强度增大，雨滴溅蚀量减少。富含粘粒的土壤一般易于胶结，并且其团粒较粉质或沙质土的团粒大。4.植被因素植被是地面的保护者，植被和其枯枝落叶层在防治溅蚀过程中具有及其重要的作用，枯枝落叶完全覆盖的土壤表面能承受雨点降落时的冲击力，可从根本上消除击溅侵蚀作用。植被冠幅在大范围内减小雨滴的击溅侵蚀，像谷类和大豆这样密集生长的农作物能截留降雨、防止雨滴直接打击在土壤上。地被物不但能拦截降雨，防止雨滴击溅分离土粒，同时也防止了不利于水分下渗的土壤板结，使渗透水份增加减少径流。