放水冲刷条件下工程堆积体边坡径流侵蚀水动力学特性

• Published in: 农业工程学报 Vol. 32; no. 18; pp. 153 - 161
• Main Author: 丁文斌 史东梅 何文健 蒋光毅 蒋平 李叶鑫
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 西南大学资源环境学院,重庆,400715%重庆市水土保持生态环境监测总站,重庆,401147%重庆市水利电力勘测设计研究院,重庆,400020%辽宁工程技术大学，环境科学与工程学院，辽宁 123000 2016
• Subjects: 临界条件; 侵蚀; 工程堆积体; 径流; 水动力学; 煤矿工程; 侵蚀; engineering accumulation; 径流; 煤矿工程; runoff; erosion; hydrodynamics; 临界条件; 工程堆积体; 水动力学; critical condition; coal mine project
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.18.021

煤炭开采过程形成的工程堆积体可导致严重水土流失。该文以重庆市煤矿工程堆积体为研究对象,该文采用土工试验方法和野外实地放水冲刷试验研究了煤矿工程堆积体边坡径流侵蚀特征及其临界水动力条件。结果表明：1）随着径流侵蚀冲刷过程进行,工程堆积体边坡的径流流速、径流剪切力和径流功率均呈现出程度不一波动现象,其变化范围分别为0.187～0.526 m/s、24.336～126.542 Pa、2.763～46.861 N/（m·s）,而阻力系数在2.236～19.337之间波动变化。2）除10 L/min放水条件,工程堆积体边坡产流率、产沙率随径流冲刷过程呈先增加、后稳定变化趋势;在不同放水条件（10～30 L/min）下,边坡产流率依次趋于0.5、3.0、3.8、6.3和9.0 L/min,而产沙率在0～27.51 kg/min之间变化,土壤剥蚀率在9.570～4616.064 g/（m2·min）。3）不同坡度工程堆积体边坡临界径流剪切力及径流功率存在较大差异,面蚀阶段临界径流剪切力和临界径流功率以30°堆积体最小,分别为23.95 Pa和1.76 N/（m·s）;而细沟侵蚀阶段以25°堆积体临界径流剪切力最小,以40°堆积体临界径流功率最小;土壤侵蚀速率与径流剪切力、径流功率之间具有显著线性关系。4）在放水条件下（10～30 L/min）,工程堆积体径流侵蚀临界坡度分别为34.8°、35°、33.7°、34°、35.2°。研究结果可为煤矿工程堆积体水土流失量预测、水土保持生态修复措施布置提供技术参数和依据。