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文档简介
水土保持实验方法沈阳农业大学研究生课程沈阳农业大学水利学院周丽丽zhoulilia@163.com许秀泉xuxiuquan1986@126.com2015年第三章水力侵蚀试验3.1水力侵蚀模拟试验3.2核素示踪试验3.3野外定位观测试验
3.1水力侵蚀模拟试验坡面水力侵蚀模拟试验坡沟系统水蚀模拟试验小流域水蚀模拟试验第三章水力侵蚀试验第三章水力侵蚀试验3.1.1坡面水力侵蚀模拟试验1.水力侵蚀过程发生初始阶段雨滴溅蚀试验2.降雨模拟试验3.径流模拟试验第三章水力侵蚀试验1.雨滴溅蚀试验1)目的是为了研究土壤与雨滴打击力之间的定性定量关系,为保护土壤提供科学依据。2)主要研究内容通过雨滴发生塔(器)形成单个雨滴单个雨滴击溅动能雨滴动能与土壤溅蚀量的关系不同土壤溅蚀过程及其机理3)试验设备第三章水力侵蚀试验2.降雨模拟试验1)目的
是利用人工模拟降雨技术,探索不同降雨和下垫面(如地形、土壤、水土保持措施等)条件下,坡面土壤侵蚀过程及其机理,为建立土壤流失预报模型提供基础数据,并为坡面水土保持措施的配置提供科学依据。2)研究内容
是利用人工模拟降雨技术,探索不同降雨和下垫面(如地形、土壤、水土保持措施等)条件下,坡面土壤侵蚀过程及其机理,为建立土壤流失预报模型提供基础数据,并为坡面水土保持措施的配置提供科学依据。降雨试验设备:
侧喷式降雨机下喷式降雨机第三章水力侵蚀试验目前国内野外使用的降雨机大多为侧喷式单喷头降雨机,通过两组以上降雨机的组合,可获得30~120mm/h的降雨强度和所需的降雨面积。
用于室内降雨试验的降雨机有从日本引进的下喷式降雨机,从美国引进的Norton型降雨机和我国自行研制的侧喷式降雨机。1降雨喷头2拉索3角钢支架4供水管5压力表6控水阀门7底座8锚杆旋转喷射式降雨模拟器其喷水原理是:具有一定压力的水流进入喷头之后,推动喷头内部一个螺旋形的叶片转动,最后以一定的角度自喷嘴喷出,散成雨滴下降。喷嘴口径不同,其降雨强度也不同,一般喷嘴直径越大降雨强度也越大。
多个旋转喷射式降雨模拟器组合,可以形成很大面积雨场的模拟降雨。稳压水源从供水钢管(4)输入到降雨器中,该钢管既可以为降雨器喷头提供水源,又起到支架的作用。旋转喷射式喷头(1)位于支架的顶部,喷口向下,距下垫面大约7m左右。各降雨单元的入口流量可以通过阀门(6)控制,流量的大小可以通过压力表(5)监测。尽管各降雨器单元的入口水压不等,但由于控水阀门的调节作用,可以使各降雨喷头的供水压力一致,以保证降雨的均匀性。降雨器单元可以随意移动,通过锚杆(8)固定,可以将降雨器安放在模型试验所需的任意位置。1稳压水池2潜水泵3分流管4阀门5压力表6供水管7降雨器8支架9挡雨蓬10拉绳11下垫面模型12排水孔13径流桶14尾管15堵头管网式降雨模拟试验系统该系统由降雨器(7)、支架(8)以及供水系统3部分组成,支架由角钢和槽钢焊制,高410m.PVC管制成的降雨模拟器放置于支架的顶部,喷孔直径1mm,相邻喷孔间距10cm.该降雨系统由潜水泵(2)供水.
为保证供水压力的稳定:潜水泵的电源经过稳压器以防电流波动;水源不断向稳压水池(1)供水,以保持水面稳定.雨强值通过压力表(5)监测.调节分流管上的控水阀门(4),可以改变雨强的大小.为了避免降雨稳定前雨水对水土流失量的影响,可用帆布挡雨蓬(9)将初始降雨挡住,等降雨稳定后将挡雨蓬收拢;降雨试验结束时,迅速拉开挡雨蓬,挡住雨水,然后关闭电闸,以避免降雨器内残余水流对水土流失的影响。为防止喷孔被杂质堵塞影响降雨的均匀性,每次降雨试验前先排放尾管(14)内含杂质的积水;然后将降雨器内的水压调到较大值,把积存在降雨器内的杂质冲出。槽式下喷降雨器1驱动电机2电磁离合器3四连杆机构4喷头5降雨隔罩6供水管道7潜水泵8溢流管9上水针孔式降雨器第三章水力侵蚀试验3.径流模拟试验利用水槽试验装置研究不同水流侵蚀过程及其水流搬运能力;通过人工建造细沟发育初期模型,利用人工径流冲刷试验研究细沟侵蚀过程;通过人工建造浅沟发育初期模型,利用人工径流冲刷试验研究浅沟侵蚀过程;利用径流冲刷试验研究坡面土壤侵蚀方式(主要是片蚀、细沟、浅沟)、演变过程;设计汇流冲刷试验研究坡面土壤侵蚀。第三章水力侵蚀试验径流模拟试验用于径流模拟降雨试验设备为:不同尺寸的水流槽、模拟层流或股流冲刷的实验设备及径流泥沙采集装置。水流槽主要用于室内试验,而模拟层流或股流冲刷试验设备,既用于室内,也用于野外。放水流量的设计:应由研究区次侵蚀性降雨量、降雨强度和降雨历时而确定。模拟降雨试验设计:应由研究内容确定,设计试验重复次数不应少于2次。第三章水力侵蚀试验3.1.2坡沟系统水蚀模拟试验1.降雨模拟试验2.汇流模拟试验第三章水力侵蚀试验3.1.2坡沟系统水蚀模拟试验1)目的:利用模拟降雨技术,并结合模拟坡面汇流试验设备,通过建立不同比例尺坡沟系统实体模型,获取次降雨条件下坡沟系统侵蚀产沙过程,定量评价坡沟系统侵蚀产沙来源,为建立土壤侵蚀预报模型奠定基础,并为水土保持综合治理提供科学依据。2)研究内容:坡沟系统产流和汇流分析;坡沟系统侵蚀产沙过程;坡面汇流对坡沟系统侵蚀产沙贡献分析;坡沟系统泥沙来源分析等;3)试验设备:利用模拟降雨技术,并结合模拟坡面汇流试验设备,通过建立不同比例尺坡沟系统实体模型,获取次降雨条件下坡沟系统侵蚀产沙过程,定量评价坡沟系统侵蚀产沙来源,为建立土壤侵蚀预报模型奠定基础,并为水土保持综合治理提供科学依据。第三章水力侵蚀试验3.1.3小流域水蚀模拟试验1)目的是利用模拟降雨技术,通过建立不同比例尺小流域实体模型,研究次降雨条件下小流域侵蚀产沙过程,定量评价小流域产沙来源,为建立土壤侵蚀预报模型奠定基础,并为水土保持综合治理提供科学依据。
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