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随着大量水利水电工程的兴建,大量的水库出现。由于水利水电工程担负的防洪发电的职责,因此水库区水位的人工调节在所难免,这样就出现了反季节的水位涨落现象。植被难以适应这种反季节的水位涨落,因而在水库消落带,水位涨落区内几乎没有植被覆盖,裸露的土质边坡大量出现。
土质边坡的侵蚀主要有两种形式,降雨侵蚀和波浪侵蚀。无论是降雨还是波浪,植被的覆盖都会减小侵蚀侵蚀,而消落带的特殊性所导致的植被无法生存会加剧降雨和波浪的侵蚀,因此在无植被覆盖情况下对波浪的侵蚀做试验研究是十分有必要的。
本文通过水槽模拟试验研究了无植被覆盖情况下,水位涨、落和固定时波浪对土质岸坡的侵蚀。利用针板法获得土坡地表微地貌,并用软件模拟瞬时坡态,计算体积换算侵蚀量。描述波浪对边坡的侵蚀过程,根据试验数据拟合出侵蚀方程。
结果表明:无论是 10°、20°还是 30°时,水位涨落条件下与水位固定时波浪对土质边坡的侵蚀过程都不相同。初始坡度为 10°时,无论水位上涨、下落或是固定 15-30 分钟段都是侵蚀发生最大的时间段;初始坡度为 20°时水位上涨和下落时15-30 分钟为侵蚀最大阶段,但前 15 分钟侵蚀量也较大,为主要侵蚀时间段,水位固定时侵蚀呈持续下降的趋势,前30分钟侵蚀量较大,后30分钟侵蚀量则较小,坡形稳定;初始坡度为30°时水位上涨时前15分钟侵蚀量非常大,15-30分钟段虽有下降但仍保持在很高的水平,而后30分钟侵蚀量迅速下降,坡面侵蚀几乎不再发生;水位固定时前15分钟侵蚀量较大,后45分钟侵蚀量则较低;水位下落时整个过程中侵蚀量呈下降趋势但都保持在较高的水平。将坡体沿x坐标0-20、20-35、35-50分为三段进行侵蚀率在空间上的分析。当初始坡度为 10°时无论在何种水位变化条件下,泥沙都会在下部发生沉积。水位下落时坡面中上部是侵蚀量最主要来源,少量泥沙沉积于土坡下部。水位固定时坡面上部侵蚀最为严重,而侵蚀后的土壤有较大一部分堆积在坡面下部,使下部发生沉积。水位上涨时主要侵蚀上部土体,中下部则较少;水位下落时坡面中部是侵蚀量最主要来源,占 64.82%。水位固定时坡面中上部侵蚀最为严重,而侵蚀后的土壤有一部分堆积在坡面下部,使下部发生沉积。水位上涨时主要侵蚀中上部土体,下部则较少;水位下落时坡面中部是侵蚀量最主要来源,占61.58%。水位固定时坡面上部侵蚀最为严重,而侵蚀后的土壤有一部分堆积在坡面下部,使下部发生沉积。水位上涨时主要侵蚀上部土体,中下部则较少。
固定水位时侵蚀经验方程为 2.1620.20321.1 10 SWA ×= ´ - × ,决定系数为0.88。方程拟合效果较好。水位上涨和下落情况下侵蚀方程有待进一步研究。