《表4 不同坝型组合情景下流域出口断面侵蚀动力参数统计》

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《基于MIKE模型的不同淤地坝型组合情景对小流域侵蚀动力和输沙量的影响》

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本文选取断面最大流速、最大径流剪切力和最大径流功率3个侵蚀动力参数进行分析。流速是径流侵蚀动力和泥沙输移过程中最基本的水力学参数，通过主沟道流速的沿程分布，可以揭示不同坝型组合对沟道侵蚀动力调控作用。由图2 (a）可以看出，从主沟道上游到下游，8种情景的最大断面流速呈现沿程增大的趋势，部分断面之间呈减小趋势。这是由于水流沿沟道向下运动过程中，势能逐渐转换为动能，而且支沟的来水不断汇入主沟道，因此流速整体呈增大趋势。部分断面之间流速急剧减小，是因为这些断面之间建有淤地坝，淤地坝的修建明显减小了坝后流速。对比8种情景，情景W（未建坝）沿程各断面的流速最大，情景GZX（骨干坝、中型坝、小型坝）沿程各断面的流速最小，其他情景沿程的断面最大流速介于这2种情景之间。说明当坝系形成后对沟道流速的沿程分布影响最大，明显减小了沿程的流速，减少了径流对沟道的侵蚀。由图2 (b）可以看出，8种情景的最大断面最大径流剪切力，沿程呈现先增大后减小趋势，断面6以下沟道的径流剪切力明显大于断面6以上沟道。径流和沟床界面的径流剪切力能够克服土壤颗粒之间的黏接力，从而使土粒疏散分离，为径流输移泥沙提供物质来源。径流剪切力越大，作用在土壤上的有效剪切力就越多，剥离的土壤越多，侵蚀越严重。径流输沙率为径流剥离的土壤总量与泥沙输移过程中沉积量之差[25]，说明王茂沟流域主沟中下游的侵蚀强于上游。对比8种情景，情景W（未建坝）沿程各断面的径流剪切力最大，情景GZX（骨干坝、中型坝、小型坝）沿程各断面的径流剪切力最小，其他情景沿程的断面径流剪切力介于这2种情景之间，因此坝系建成后对沟道径流剪切力的分布影响最大，明显减小了沿程的径流剪切力。径流功率为径流剪切力和流速的乘积，径流功率的沿程分布与径流剪切力的沿程分布规律类似，因此不再赘述。总之，不同坝型组合在不同程度上改变了小流域主沟道的侵蚀动力分布，坝系建成后（GZW）对沟道的侵蚀动力参数减小最为明显，坝系建成后流域出口断面的最大流速、径流剪切力、径流功率分别减小10.69%，31.08%和46.42（表4）。