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溅蚀

雨滴直接打击地面,使土体分散,并分离出细小颗粒,它们被飞溅雨滴带起而产生位移的过程。溅蚀发生在地面产流之前,是坡面水蚀过程的开端。溅蚀破坏土壤结构,使地表产生紊流,增强分散土粒的搬运。溅散的细粒,堵塞土壤孔隙,阻滞降水入渗,增加地表径流及其侵蚀冲刷力。因此,溅蚀是侵蚀过程中的重要组成部分。1944年

雨滴直接打击地面,使土体分散,并分离出细小颗粒,它们被飞溅雨滴带起而产生位移的过程。溅蚀发生在地面产流之前,是坡面水蚀过程的开端。溅蚀破坏土壤结构,使地表产生紊流,增强分散土粒的搬运。溅散的细粒,堵塞土壤孔隙,阻滞降水入渗,增加地表径流及其侵蚀冲刷力。因此,溅蚀是侵蚀过程中的重要组成部分。

1944年,埃利森(W.D.Ellison)用高速摄影仪摄取了雨滴打击砂质(d=0.25~0.5mm)土壤时的溅蚀过程,全部过程为1/70秒。雨滴打击地面所引起的土粒移动情况,决定于雨滴动能、地面坡度和土壤的抗剪强度。据测定,在没有风力干扰情况下,雨滴降落在水平地面时,土粒可溅高0.75米,最大位移为1.2米。马奇勒(C.A Mutch-ler,1967)研究了溅蚀过程中几个参数的变化及其相关性(如图),H为溅蚀高度,W为溅蚀宽度,α为溅蚀角及β溅蚀雨滴离开溅蚀体与水平方向的夹角;美国学者奥尔-杜哈拉(M. M.Al-Durrah)和布兰福德(J.M.Bradford 1981~1982)应用13米高的雨滴发生塔,研究了单个雨滴击溅土体表面的过程,得出溅蚀角(θs)与土壤抗剪强度(γ)呈负相关,其关系式为:θs=40.5γ-0.425。同时提出了单个雨滴溅蚀量(S)与雨滴动能(KE)及土壤抗剪强度(γ)的关系式:S=0.36+0.007KE/γ。溅蚀所消耗的能量来自雨滴动能,雨滴动能可以根据雨滴质量和降落速度进行计算,也可以用仪器直接观测。根据雨滴直径,求出雨滴质量(m),然后用公式E=1/2mv2,求得雨滴动能。如果降雨量不变,雨滴动能与降雨强度成正相关。美国学者维希迈耶(W.H.Wischmer)和史密斯(D.D.Smith,1958)得雨滴动能(ER)和降雨强度(I)的相关方程:ER=210+89log10I。

溅蚀参数随打击时间变化

溅蚀量的测定方法,1944年埃利森创制了测定溅蚀量的溅蚀杯,研究得出溅蚀量与降雨的关系式:为S∝V4.33×D1.07×I0.65,式中S为30分钟内击溅量(克);V为雨滴速度(英尺/秒);D为雨滴直径(毫米);I为降雨强度(英寸/小时)。赫德森(N.W.Hudson,1965)利用该溅蚀杯的研究方法得出了溅蚀量与侵蚀力指标KE>1的相关性很显著,r=0.96。摩尔根(R.P.C Morgan,1978)在上述方法基础上,设计的双球溅蚀盘,已成为测定溅蚀量的通用方法。赫德森(1975)进行了裸露土壤小区和同样小区覆盖纱网(消除雨滴击溅作用)两种处理的降雨对比试验,结果是覆盖纱网小区的土壤流失量仅为无覆盖小区的百分之一。中国周佩华等(1981)用黄土进行了同样的试验,取得了类同的结果。由此说明,增加地面覆盖,避免或削减雨滴对地表的直接打击,是防止土壤侵蚀的根本性措施。