砒砂岩区不同类型匀质坡面侵蚀速率与水动力特征关系

董晓宇; 秦富仓; 赵龙飞; 董菲菲; 马慧; 胡雪冰

doi:10.16853/j.cnki.1009-3575.2025.01.005

内蒙古农业大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (01) : 34 -42. DOI: 10.16853/j.cnki.1009-3575.2025.01.005

砒砂岩区不同类型匀质坡面侵蚀速率与水动力特征关系

董晓宇, 秦富仓, 赵龙飞, 董菲菲, 马慧, 胡雪冰

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摘要

本文揭示不同类型砒砂岩区原状坡面在径流冲刷条件下的侵蚀速率与水动力学特征，分析水力侵蚀动力对坡面侵蚀过程的影响，为砒砂岩区土壤侵蚀综合治理提供参考依据。以砒砂岩区白色砒砂岩、红色砒砂岩和黄绵土3种不同类型匀质坡面为研究对象，构建径流小区，开展野外原位模拟冲刷试验。结果显示：(1)砒砂岩区不同类型匀质坡面土壤侵蚀速率大小为白色砂岩坡面>红色砂岩坡面>黄绵土坡面。白色砂岩坡面最易受到水流的侵蚀，侵蚀速率是黄绵土坡面的1.61～1.95倍；红色砂岩坡面次之，是黄绵土的1.10～1.50倍。(2)冲刷过程中各坡面均处于层流状态，并随时间呈现由急流转为缓流的趋势。各类型坡面流速、雷诺数、水流剪切力和水流功率呈现出白色砂岩坡面>红色砂岩坡面>黄绵土坡面。由阻力特征参数变化可知黄绵土坡面流运动过程中所受阻力最大，白色砂岩坡面最小。(3)径流流速特征参数与白色砂岩、红色砂岩和黄绵土匀质坡面侵蚀速率存在显著（R2>0.80）线性关系，可作为砒砂岩区预测水力侵蚀产泥产沙变化的最佳参数。研究结果可作为砒砂岩区土壤侵蚀治理提供理论参考依据，有助于今后治理工作的开展，从而改善砒砂岩区的生态环境。