坡度对紫红色砒砂岩击溅侵蚀的影响

摘要

分析击溅侵蚀机理对建立砒砂岩降雨侵蚀模型具有重要意义。为研究鄂尔多斯准格尔旗裸露砒砂岩溅蚀机理,采用人工模拟降雨进行溅蚀试验,研究在不同降雨动能(7. 15、9. 14、10. 21、14. 24、16. 22 J/(m2·mm))和不同坡度(5°～30°)条件下,上、下坡溅蚀量以及总溅蚀量、净溅蚀量随坡度的变化规律,结合力学、几何学理论分析坡度对溅蚀量产生影响的原因。结果表明:1)上坡方位溅蚀量与坡度之间变化呈负相关,下坡方位溅蚀量随坡度增大呈现先增大后减小的变化规律,并在25°附近存在下坡方位溅蚀量临界坡度; 2)上、下坡方位溅蚀量随降雨动能均呈指数函数变化,且该函数的系数项是关于坡度的三角函数; 3)坡度的变化会导致不同方向迁移颗粒的最大迁移距离发生改变; 4)降雨动能沿垂直、平行坡面2个方向的能量分量随坡度的变化是引起临界坡度产生的重要原因;5)总溅蚀量随坡度的变化未呈现明显的规律性,净溅蚀量随坡度的变化与下坡方位溅蚀量随坡度变化规律相似。该研究结果为进一步研究砒砂岩水力侵蚀机制提供了理论依据。