干热河谷冲沟沟头跌水消能减蚀措施效益试验初探

发布时间：2025-05-05 03:43

　　 沟头是金沙江下游干热河谷区冲沟发育最为活跃的部位,具有"跌坎陡立、地形落差大、跌水能量大、径流冲刷剧烈"等特征。研究如何有效消减沟头跌水能量、减少侵蚀产沙,是干热河谷区开展活跃沟头治理的关键。通过多种处理下的消能试验,发现消能池设计可以有效消减沟头跌水能量,消能率在92%以上,其大小与跌水高度、放水流量、填充材料和消能池深度等有关。消能率随跌水高度、放水流量和消能池深度增大呈增大趋势,软质的扭黄茅材料较鹅卵石填充消能效果更佳。沟头跌水在下落过程中与下垫面发生剧烈碰撞、摩擦,会耗散极大能量,在沟头跌坎底部设置消能池,可以避免跌水耗散能量直接作用于土体,减缓沟头溯源侵蚀过程的发展。与无填充相比,消能材料填充可使跌水侵蚀产沙减少49.6%～89.2%,平均减少74.2%。

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【部分图文】：

图1 干热河谷沟头跌坎陡立照片

干热河谷活跃沟头“跌坎-跌穴”组合形态(图1),与水文研究中的阶梯-深潭系统极为相似[8-9],因此本研究借鉴了阶梯-深潭系统消能率研究中常用的模拟水槽试验方法[10],研究了不同跌水高度、不同填充材料、不同流量和不同消能池深度条件下的跌水消能效应,并通过原位沟头冲刷试验,研究了....

图2 沟头跌水消能池消能效果试验照片

本研究借鉴了阶梯-深潭系统消能率试验研究中常用的模拟水槽试验方法[10],采用铁皮槽与消能桶组合,通过定流量放水试验,研究了不同跌水高度、不同流量、不同填充材料和不同消能池深度条件下的跌水消能差异,见图2。其中,上部采用铁皮槽模拟坡面径流在集水区汇聚后形成的集中流,并设置不同的跌....

图3 消能材料减蚀效果试验照片

3.1跌水高度和放水流量对跌水消能率的影响表1描述了消能桶深度50cm和无填充材料条件下,跌水高度和放水流量对沟头消能率的影响。可以看出,随着跌水高度增加,其消能率呈现出增加的趋势。当跌水高度由60cm增加至100cm时,90L/min流量下消能率由92.9%增加至96....

图4 不同填充材料下径流泥沙含量随时间变化特征

为研究不同填充材料对跌水侵蚀产沙的影响,监测了野外模拟沟头不同填充材料条件下径流泥沙含量的时间变化规律,见图4。结果表明,不同填充材料处理下,径流泥沙含量呈现出明显差异。其中,无填充处理下,径流泥沙含量最高,平均值为2.82g/L;其次为鹅卵石处理,平均值为1.42g/L;鹅....

本文编号：4043071