覆沙坡面水动力学参数与径流产沙的关系

汤珊珊，李占斌,2，鲁克新，刘 莹，苏远逸，马勇勇



覆沙坡面水动力学参数与径流产沙的关系

汤珊珊1，李占斌1,2※，鲁克新1，刘 莹1，苏远逸1，马勇勇1

（1. 西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室，西安 710048；2. 中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，杨凌 712100）

坡面流水动学特征对阐明土壤侵蚀和坡面产沙机理均有重要意义，通过模拟降雨试验，定量研究了1.5 mm/min雨强下，不同覆沙厚度（0.5、1.0、1.5 cm）下坡面水动力学参数的时空分布特征及其与产流产沙的关系，以期揭示坡面水动力学参数的内在规律性。结果表明，坡面流的水动力学参数的时空分布呈波动趋势，与黄土坡面相比，雷诺数增加了0.39～1.03倍，佛罗德数增加了0.05～0.29倍，阻力系数增加了0.05～1.55倍；覆沙坡面在整个降雨过程中主要以层流—急流为主，细沟形成主要发生在产流后第10 min后，主要集中在1～10断面处（从坡底依次向上每1 m划分为一个断面）；坡面产流和产沙速率与各水动力学参数均可用=+来描述，雷诺数和相对水深曼宁糙率/可以较好地表征覆沙坡面侵蚀产沙过程。此研究可为坡面侵蚀预报模型的构建提供科学依据。

侵蚀；径流；产沙；覆沙坡面；覆沙厚度；水动力学参数

0 引 言

坡面水动力学参数对坡面产流产沙特性有决定作用，深入理解坡面水动力学参数及其变化规律是认识坡面土壤侵蚀过程和动力学机制的基础，有助于坡面土壤侵蚀预报模型的构建[1-4]。

风水复合侵蚀区不仅是黄河下游河床粗泥沙的主要物质来源区[5-6]，同时也是土壤侵蚀最为严重的区域[7-9]。该区域的风蚀多发生在冬春季节，水蚀多发生在夏秋季节[10-11]，且该区域的土壤侵蚀在时间上交叉，空间上层叠形成了特殊的地貌类型，而片沙覆盖黄土丘陵地貌便是最为典型的一种特殊地貌，侵蚀发生的程度也最为强烈[12]。片沙覆盖黄土丘陵地貌由于表层覆沙层和下伏黄土层在土壤物理特性、土壤入渗、导水率和持水性等方面存在差异，导致在覆沙层与下伏黄土层之间形成明显的沙-土界面，进而形成典型的沙-土二元结构。然而针对这一特殊地貌在坡面上的侵蚀过程及机理的研究相对较少。张丽萍等[13-14]通过野外降雨试验发现，当覆沙黄土坡面产生的径流量小，雨强偏小时则无径流产生，径流一旦产生，含沙量便会很大，产流产沙表现为垂直下渗—坡面潜流—坍塌的特征，这与无覆沙坡面（纯黄土坡面）的产流产沙特征明显不同。惠振江[15]对覆沙黄土坡面存在的沙土界面流的现象进行了定性研究。虽然汤珊珊等[16-18]、Xu等[19]、谢林妤等[20]和Zhang等[21]在室内降雨条件下研究了覆沙坡面的径流产沙关系、侵蚀搬运过程、侵蚀泥沙颗粒分布情况以及不同沙物质颗粒级配对产流产沙过程的影响，但主要集中在覆沙黄土坡面侵蚀产沙机制方面，而在覆沙黄土坡面流的水动力特性研究方面还未有涉及。因此，本研究以覆沙坡面为对象，研究了人工模拟降雨下的坡面流水力学特性，揭示了坡面水动力学参数的时空变化规律及其与坡面产流产沙之间的关系，以期为开展风水复合侵蚀区的土壤侵蚀工作提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本试验在西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室内进行，试验采用侧喷式降雨器，有效降雨高度为4 m。试验土槽尺寸为13×1×0.6 m3的可移动式钢制土槽（图1）。降雨坡度为12°。降雨之前事先要对降雨强度进行率定，要求降雨均匀系数达到85%以上，并配备稳压器，保证降雨过程中雨强的稳定性。将试验黄土过10 mm筛备用，表层覆盖不同厚度的沙物质，其土壤颗粒组成如表1所示[17]。

图1 模拟降雨试验装置

表1 模拟降雨试验用土的颗粒特征

在填装试验用土之前，先铺设5 cm厚的细沙在土槽底部，同时沙层上面覆盖一层纱布，以此确保试验土层的透水状况接近试验土壤，同时，在沙层上按5 cm一层分层填装25 cm厚的试验用土，每一次填装过程中都要对表土进行打毛处理，以此消除每个土壤层之间的垂直层理，然后在土层上分别覆盖0.5、1.0、1.5 cm的沙。土壤平均容重控制在1.3 g/cm3左右，前期含水率约为20%。填土结束后对土壤表面进行均匀洒水，并用遮雨布将整个坡面覆盖，防止水分蒸发，使其充分入渗，24 h后进行降雨作业。坡面产流后开始计时，记录时间间隔为1 min，产流时长30 min。同时记录下开始降雨时间、坡面开始产流时间、细沟出现时间，每种工况下的试验重复3次即重新装土进行降雨试验，用无覆沙坡面（黄土坡面）进行对照试验[17]。

通过内蒙古达拉特旗境内的东柳沟流域不同时期风蚀沉积的沙层厚度和坡度进行野外调查后，考虑1.5 mm/min雨强下、覆沙厚度（0.5、1.0、1.5 cm）方面进行设计（表2）。

表2 降雨试验设计方案

1.2 测量指标

每1场试验在坡面开始产流后，每1 min用固定体积的锥形瓶和20 L的塑料桶分别收集1次含泥沙水样和径流泥沙样。每场试验结束后，用直尺测量浑水样品的含沙水深，并利用体积-水深关系式来计算径流量；将锥形瓶中的泥沙样沉淀2 h后倒去上清液，并将锥形瓶中的泥沙样转移至已事先称质量过的容器中，放置于105 ℃的烘箱中烘干12 h，将烘干后的泥沙称质量，并用置换法计算含沙量和产沙量。用染色剂示踪法（KMnO4）来测定坡面水流流速，测定流速时间与采集径流泥沙样的时间基本保持同步；从坡底（断面出口）依次向上划分为13个断面，每个断面的距离是1 m，流速测定的时间间隔为5 min[17]。

1.3 指标计算及数据处理

1）流速：坡面水流流速采用染色示踪法（KMnO4），测距为1 m。

=·v（1）

式中为水流平均流速，m/s；v为实测流速，m/s；为校正系数，其中，层流=0.67，过渡流=0.7，紊流=0.8[22]。

2）水深：由于整个降雨过程中坡面主要以面蚀和细沟侵蚀为主，断面水深较浅，直接测量存在较大误差，因此，由下式计算：

式中为水深，mm；为径流量，m3/s；为水面宽度，m。本文中水深用平均水深来替代。

3）雷诺数R：用来判别水流是紊流还是层流，它是惯性力和黏滞力的比值，当R<500时说明水流流态为层流，R>500时则为紊流，R在500时左右被认为是过渡流[23]，计算公式为

式中为雷诺数；为水力半径，m；近似等于水深，m；为运动黏滞系数，m2/s。

运动黏滞系数：

式中为水流温度，℃

4）阻力系数：用来表征坡面流流动时沿程所受阻力大小。公式为：

式中为阻力系数；g=9.8 m/s2；为水力能坡，=sin，为坡度。

5）佛罗德数F：用来判断坡面水流是急流还是缓流的参数，它代表水流的重力和惯性力作用的关系，当F为1时，说明惯性力和重力作用相等，水流为临界流；当F大于1时，说明重力小于惯性力作用，水流流型为急流；当F小于1时，说明重力大于惯性力作用，水流为缓流[24]。公式为

式中F为佛罗德数。

6）曼宁糙率系数：用来描述水流运动边界表面影响水流阻力的各种因素的一个综合系数，影响它大小的因素主要有水流运动边界的形态特征、土壤性质以及表面覆盖物的覆盖程度等，公式为

7）变异系数CV：

CV=(SD/Mean)×100% （7）

式中SD为标准差；Mean为平均值。其中，CV≤10%是弱变异、10%

使用SPSS18.0和Excel对试验数据统计分析，用Origin9.0绘图。

2 结果与分析

2.1 坡面覆沙对坡面径流流态的影响

2.1.1 雷诺数的时空变化

坡面在降雨过程中不断发生面蚀和沟蚀，因此，在不同断面和不同降雨时期坡面侵蚀形态各不相同，表明坡面径流的水动力学特性具有一定的时空分布规律[26]。图2描述的是1.5 mm/min雨强、不同覆沙厚度条件下，雷诺数的时空变化情况。

图2 雷诺数Re的时空变化

由图2中可以看出，坡面覆沙使雷诺数增加且变化剧烈（CV<100，由公式（7）计算得出），坡面覆沙后不同覆沙厚度下雷诺数在不同产流时段和断面处坡面径流的流态不一致，且雷诺数在10～420之间变化。与黄土坡面（BS2）相比，整个产流时间内ST1、ST2、ST3坡面覆沙后雷诺数的平均值分别增加了1.03、0.93、0.39倍，雷诺数增加了39%～103%。不同覆沙厚度下雷诺数的变化较黄土坡面剧烈（CV值变化：ST3（96.8%）>ST1（90.5%）>ST2（85.6%）>BS2（47.9%））。在整个坡面上，不同断面的雷诺数呈现出下降波动趋势，从坡顶向下，雷诺数在减小。在整个降雨过程中，12和13断面的雷诺数始终小于100（由公式1计算得出），且在产流后15 min内，1～10断面的雷诺数大于100，这很可能是由于在降雨过程中细沟的交替出现引起的，且在试验过程中，细沟出现的位置主要集中在1～10断面（在试验过程中观察发现）。同时，从图2中还可以看出，当雨强一定时，雷诺数随着覆沙厚度的增加变化规律比较复杂。随着覆沙厚度的增加，雷诺数的值整体上在减小，说明坡面水流的流动状态受坡面覆沙厚度增加的影响，覆沙层的存在削弱了水流的紊动程度，这是由于坡面覆沙后增大了坡面表层的粗糙度，进而坡面增大了坡面径流的阻力，减小了坡面径流的惯性力，使得此时坡面径流的惯性力对流场的影响小于粘滞力，进而导致雷诺数较小，同时，随着降雨的持续进行由于流速的变化使得粘滞力减小，所以径流流体较为稳定，覆沙坡面坡面径流的流态表现为层流。

2.1.2 佛罗德数的时空变化

图3描述的是1.5 mm/min雨强、不同覆沙厚度条件下，佛罗德数在坡面不同时段和不同位置的变化情况。由图3可以看出，坡面覆沙增大了佛罗德数且变化更剧烈（CV<100，由公式（7）计算得出），佛罗德数的变化与雷诺数的变化基本一致。总体来看，在产流后15 min内，>1，表明坡面径流均表现为急流。与黄土坡面相比，坡面覆沙后整个降雨历时内佛罗德数的平均值分别增加了0.05（ST1）、0.29（ST2）、0.15(ST3)倍，佛罗德数增加了5%～29%。在坡面产流刚开始的时候，坡面相对较为平整，较大，但随着降雨的持续进行，在产流第5min左右，坡面中下部开始有跌坎和细沟出现（在试验过程中观察发现），使得逐渐变小；而同一时刻不同位置的沿坡底向上（从第1断面到第13断面）整体呈波动性下降趋势，这主要是因为在第1～10断面，坡面细沟已经发育成形，径流沿细沟流动（在试验过程中观察发现），径流流速增大；在第11～13断面，细沟和跌坎均没有发育，此处的径流被平摊，主要以面蚀为主，所以在11～13断面出现的最小值。覆沙坡面佛罗德数的时空变化规律为坡面第1～10断面，产流后0～25 min之间，覆沙坡面主要以急流为主。

图3 佛罗德数Fr的时空变化

2.2 坡面水动力学参数的时空变化

2.2.1 阻力系数的时空变化

图4描述的是1.5 mm/min雨强、不同覆沙厚度条件下，阻力系数的时空变化情况。从图4可以看出，坡面覆沙使得阻力系数增大且变化明显（CV<100，由公式7计算得出）；阻力系数的空间变化表现为，在试验过程中观察发现，在12和13断面之间没有细沟出现，坡面形态基本没有发生变化，即坡面粗糙度基本不变，该断面处只有坡面上土壤颗粒间的阻力对径流进行拦蓄。与黄土坡面相比，坡面覆沙后整个产流历时内ST1、ST2和ST3阻力系数的平均值分别增加了0.81、0.05、1.55倍。在产流第5 min以后，坡面在第1～10断面开始出现跌坎（在试验过程中观察发现），坡面形态阻力增大，致使该位置处的增大。在产流第10 min以后，第1～10断面的细沟开始连通（在试验过程中观察发现），随着降雨的持续进行，不同覆沙厚度下坡面的阻力系数逐渐增大，并向坡面上部延伸。综上所述，覆沙坡面的阻力系数在坡面第1～10断面和产流后第10～30 min之间呈现出增大趋势，阻力系数增加了5%～155%。

图4 阻力系数f的时空变化

2.2.2 曼宁糙率的时空变化

图5描述的是1.5 mm/min雨强、不同覆沙厚度条件下，曼宁系数在坡面不同时段和不同位置的变化情况。由图5可知，坡面覆沙后使得曼宁糙率变大且变化较黄土坡面明显（CV<100，由公式7计算得出）。与黄土坡面相比，坡面覆沙后曼宁糙率分别增加了0.44（ST1）、0.42（ST2）、0.35(ST3)倍。坡顶位置（12和13断面）由于没有细沟形成，所以不同覆沙厚度下的不同时间下该位置处的曼宁系数维持在一个较低水平（0.1附近），而对于1～10断面，由于细沟的形成，曼宁系数的波动剧烈，这是由于在整个降雨过程中，细沟交替出现并最后贯通造成的（在试验过程中观察发现）；在产流第5 min后，曼宁系数呈现逐渐降低趋势。综上所述，覆沙坡面的曼宁糙率在第1～10断面、产流后5～30 min之间减小。

图5 曼宁糙率n的时空变化

2.3 坡面侵蚀水动力特征参数量化

2.3.1 径流与水动力参数的关系

坡面侵蚀水动力学特性的实质是径流的变化情况，而侵蚀现象发生的动力和载体也是径流，坡面流的水动力学参数的变化可用来揭示坡面径流的一些变化规律，且坡面径流与坡面侵蚀水动力学参数之间存在密切关系。表3给出了覆沙坡面在不同覆沙厚度下坡面径流速率与水动力特征参数雷诺数、佛罗德数、达西～韦斯巴赫阻力系数、相对水深曼宁糙率/以及雷诺数与佛罗德数的几何平方根(22)1/2之间的变化关系。从表3可以看出，覆沙坡面的、以及/能够较好地反映产流率的变化，而其他的侵蚀水动力学参数虽然与坡面产流率之间存在一定关系，但是没有明显的规律。除了和与(22)1/2外，其他参数和坡面径流速率的2达到0.50以上，说明坡面水动力学参数与坡面径流速率存在一定的相关性，其中，与坡面径流率的相关性较高的是佛罗德数，2决定系数在0.60以上，说明覆沙坡面水流流态对覆沙坡面的产流影响较大，水流运动程度越强烈，坡面径流率越大。

2.3.2 产沙与水动力参数的关系

侵蚀泥沙是坡面降雨侵蚀的重点研究内容，径流是泥沙颗粒运动的载体和驱动力，进而泥沙颗粒运动会受到径流的水动力作用的影响，使得泥沙运动过程与侵蚀水动力学参数之间存在密切关系。表4给出了不同覆沙厚度下坡面侵蚀产沙量与水动力学参数之间的变化关系。由表4可知，/对覆沙坡面侵蚀产沙率的变化有较好地表达，其2达到0.50以上，而、、以及(22)1/2虽然与产沙率之间存在一定关系，但是变化不显著。这一结果说明，/能够较好地反映不同覆沙厚度下的坡面产沙率。

表3 产流率与坡面水动力学参数的关系

表4 产沙率与坡面水动力学参数的关系

总之，如果从产流量来说，水动力学参数中雷诺数、相对水深曼宁糙率、以及雷诺数与佛罗德数的几何平方根(22)1/2可以用来对不同覆沙厚度下坡面侵蚀的水动力学特进行描述；从产沙的角度来看，只有相对水深曼宁糙率可被认为是表征不同覆沙厚度下坡面侵蚀的水动力学特性的特征参数。

3 讨 论

坡面覆沙对坡面径流水动力学特性主要有3个方面的影响，一是坡面覆沙改变了土体的入渗能力，进而改变坡面的产流情况；二是坡面覆沙使得坡面的粗糙程度有所增大；三是坡面覆沙改变了坡面的地貌形态[27-31]。在坡面未产生细沟之前，由于表层覆沙增大了坡面阻力，一定程度上阻碍了水流流动，因此，流速较黄土坡面偏小；而随着侵蚀的发生，坡面表层覆盖的沙物质被径流冲刷带走，并且当坡面细沟出现后，由于沙子本身的透水作用，在产流之前，土体内已积蓄了一定水量，在沙-土交界面形成了沙-土界面流，随着细沟的出现，沙层中存储的沙-土界面流泄出，增大了径流动能并增加了流速，此时，覆沙坡面的流速较黄土坡面明显增大。径流深同时受径流强度和坡面地貌形态特征的影响。与黄土坡面形成的细而浅的侵蚀沟相比，覆沙坡面受径流冲刷易形成宽而深的细沟，且径流深有所增大。试验条件下覆沙坡面主要以层流—急流为主，雷诺数主要集中在0～500之间，无论是降雨还是放水冲刷试验均得到类似的结果[32-35]，坡面覆沙后坡面主要以急流为主，且佛罗德数>1，同时在降雨中后期和1～10断面，佛罗德数Fr的值集中在2～3之间，说明细沟发育主要出现在降雨中后期及第1～10断面，这与Savata[36]得出的当坡面径流的佛罗德数=2～3时，细沟发育的机率很大的结论基本一致。同时还发现，细沟发生和佛罗德数是相互影响的关系，而水流力作用于土壤在一定程度上会导致细沟形成，由于目前的研究中有关覆沙坡面条件下水动力学特征方面的内容还基本处于空白，因此，有关这方面的问题将会在后续研究中深入展开。

雷诺数、佛罗德数、阻力系数在不同程度上可以用来对覆沙坡面的侵蚀动力过程进行描述，就拟合的R而言，坡面产流率：>>，坡面产沙率：>>（表3和表4）。因此，雷诺数对不同覆沙厚度下坡面侵蚀的水动力学特性能够进行较好地描述。郭忠录等[31]和Guo等[37]通过研究华南红壤区和黄土高原黄土区的坡面侵蚀的水动力学机制发现，从侵蚀量来看，相对水深曼宁糙率/能够较好地描述不同降雨及坡度条件下坡面侵蚀的水动力学特征。本文中，从拟合效果2来看，相对水深曼宁糙率/与坡面产流速率和产沙速率均表现出较高的拟合结果2>0.50（表3和表4），明显高于其他5个水动力学参数。可见，不管是从产流率还是从产沙率分析，相对水深曼宁糙率是描述不同覆沙厚度下覆沙坡面土壤侵蚀的最佳水动力学参数。

坡面覆沙对坡面侵蚀的影响显著。首先，雨滴和坡面径流直接作用于土壤表层的沙物质，进而加剧土壤侵蚀的影响[38]，相关研究表明，坡面的侵蚀形态与土壤类型有很大关系[33-42]；其次，坡面覆沙改变坡面土壤本身的物理性质及性状，使其水文过程发生改变，进而间接地作用于土壤侵蚀。而在坡面覆沙条件下，坡面表层覆沙增加了坡面侵蚀量[16,19-21]，在不同覆沙厚度下，坡面覆沙对土壤侵蚀的影响各有不同[16,19-20]。试验条件下，表层沙物质的存在导致坡面的表土结构被破坏，土壤颗粒的粘结程度大幅度降低，坡面形成结皮的能力较裸土大幅降低，坡面侵蚀发生的可能性大大增加，进而使得产沙增多。造成覆沙坡面产沙增加的原因主要是：在产流初期，覆沙坡面的沙层颗粒之间粘结力较差，颗粒间的大孔隙多，降雨在沙层入渗过程中形成沙土界面流，地表径流未出现或少量出现，而到了产流中后期，坡面径流便以股流的形式将坡面上得泥沙带走，此时的流速和径流深明显增大。覆沙黄土坡面遵循先垂直入渗，接着潜流，然后渗流侵蚀，最后发生坍塌的侵蚀过程，这一结果与张丽萍等[13]在神木六道沟进行的室外降雨试验得出的结果基本一致。随着沙层厚度的增加，崩塌出现的次数增加，进而为径流输移提供了大量的物质来源，虽然覆沙黄土坡面产流较晚，产流量较小，但其侵蚀量远大于无覆沙（黄土）坡面，且覆沙厚度与侵蚀量成正比关系。

4 结 论

研究覆沙坡面水动力学侵蚀机理对阐述未来覆沙坡面侵蚀产沙机理和建立覆沙坡面侵蚀产沙模型等方面具有极其重要的指导意义。本文在模拟人工降雨条件下，研究覆沙坡面水动力学参数及其与产流产沙关系，研究结果表明：

1）坡面覆沙后坡面的流型流态主要以层流—急流为主。不同覆沙厚度下坡面粗糙度增大，水流流态变急，水流速度增加。较黄土坡面而言，雷诺数增加了39%～103%，佛罗德数增加了5%～29%，阻力系数增加了5%～155%。

2）坡面覆沙后，细沟发育主要发生在降雨中后期（产流后第10 min）以及第1～10断面之间，这与黄土坡面有明显区别，即黄土坡面下细沟形成主要发生在产流后第15 min、第1～8断面。

3）坡面产流和产沙速率与各水动力学参数均可用简单线性函数来描述，雷诺数和相对水深曼宁糙率可以被认为是水动力学参数中可以较好地描述覆沙坡面侵蚀产沙的因子。

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Relationship between hydrodynamic parameters and runoff and sediment yield on sand-covered slope in rainfall simulation study

Tang Shanshan1, Li Zhanbin1,2※, Lu Kexin1, Liu Ying1, Su Yuanyi1, Ma Yongyong1

(1.,,710048,; 2.,712100)

The change of runoff dynamics on the slope has a decisive effect on the erosion and sediment yield characteristics and erosion intensity.Runoff change is the essence of the hydrodynamic characteristics of soil erosion, runoff is the driving force and the carrier for erosion phenomenon, the change of the hydrodynamic parameters of slope surface flow can reveal some change law of slope runoff, and there is a close relationship between runoff and the hydrodynamic parameters. The deep understanding of the dynamic characteristics of the slope and its variation are the basis for understanding the soil erosion process and the dynamic mechanism of the slope, which is of great significance for the construction of the slope erosion prediction model. We conducted artificial simulated rainfall experiment in the State Key Laboratory of Eco-Hydraulic Engineering at Xi’an University of Technology in China from July to August 2013. We studied quantitatively the temporal and spatial distribution of hydrodynamic parameters on slope and its relationship with runoff and sediment yield under the same rainfall intensity (1.5 mm/min) and different sand-covered thickness (0.5, 1.0, 1.5 cm) in simulated rainfall in order to reveal the internal regularity of hydrodynamic parameters on slope. We also used potassium permanganate (KMnO4) to determinate the flow rate. Hydrodynamic parameters such as Reynolds number, Froude number, drag coefficient and Manning roughness were used to describe the hydrodynamic characteristics of sand-covered slope and its relationship with runoff and sediment yield. The results showed a fluctuating trend of temporal and spatial distribution of hydrodynamic parameters of the slope flow. As the surface roughness of the slope of the different layer of sand-covered thickness increased, the current flow state became fast and the flow rate increased. Compared with the bare slope, the Reynolds number increased by 39%-103% times, the number of Froude number increased by 5%-29% times, the drag coefficient increased by 5%-155% times. In the process of rainfall, the sand-covered slope was mainly composed of laminar flow and turbulence flow. The rill development mainly in middle and later periods of the rainfall (runoff after 10 min) as well as between 1-10 sections (From the bottom of the slope, each 1m is divided into one section) after sand-covered, it had the obvious difference with the loess slope surface, namely loess slope surface rill formed mainly in runoff after 15 min, 1-8 sections (From the bottom of the slope, each 1m is divided into one section). The slope velocity and runoff depth of sand-covered slope were significantly (<0.05) higher than the bare slope in the middle and later stages of runoff. The relationship between runoff and sediment yield on the slope and the hydrodynamic parameters could be described by simple linear regression. Reynolds number and relative depth Manning roughness can better describe the erosion process of sand-covered slope. The results provides data support for the analysis of the sediment yield mechanism and the sand-covered slope erosion production model and provides scientific basis for further researching the coupling mechanism of wind-water alternate erosions and environmental to erosion, and support to further study the effect of wind erosion of water erosion after sedimentation.

erosion; runoff; sediment; sand-covered slope; thickness of sand-covered; hydrodynamic parameters

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.20.017

S157.1

A

1002-6819(2017)-20-0136-08

2017-05-02

2017-09-05

国家重点研究与发展项目（2016YFC0402404）；国家自然科学基金青年项目(41401305，41601291)；国家自然科学基金重点项目（41330858）；陕西省自然科学基础研究计划项目（2016JM4017）；西安理工大学博士创新基金（310-252071505，310-252071506）

汤珊珊，博士生，主要从事土壤侵蚀动力学等方面的研究。Email：military1205@163.com

※通信作者：李占斌，博士，研究员，博导，主要从事土壤侵蚀与水土保持方面的研究。Email：zhanbinli@126.com

汤珊珊，李占斌，鲁克新，刘 莹，苏远逸，马勇勇. 覆沙坡面水动力学参数与径流产沙的关系[J]. 农业工程学报，2017，33(20)：136－143. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.20.017 http://www.tcsae.org

Tang Shanshan, Li Zhanbin, Lu Kexin, Liu Ying, Su Yuanyi, Ma Yongyong. Relationship between hydrodynamic parameters and runoff and sediment yield on sand-covered slope in rainfall simulation study[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(20): 136－143. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.20.017 http://www.tcsae.org