在干旱地区，分布在地表的砾石粗糙元能够直接影响近地层气流场特征并改变土壤风蚀速率。以往的研究注重解决生产实践中控制土壤风蚀的具体问题，对砾石覆盖减轻土壤风蚀的机理认识仍不充分。本项研究通过在大尺寸风洞内测量5个来流摩阻风速 (u_*∞) 5个砾石尺寸 (D)和5个砾石覆盖度 (GC) 条件下，砾石粗糙元周围不同位置处的风速廓线和土壤风蚀速率 (q)，解释了砾石如何改变近地层气流场，建立了一个有砾石覆盖的地表的土壤风蚀速率方程。结果表明，砾石粗糙元周围不同位置处的风速廓线受u_*∞、D和GC的影响而出现显著差异，任何一个位置的风速廓线都不能代表粗糙地表的平均状态，而对不同位置处的风速廓线进行平均，获得的平均风速廓线则可以表示砾石覆盖地表的气流平均状况。随砾石粗糙元由稀疏变密集，近地层的气流由单独粗糙流转变为尾流相干流，并直接影响土壤风蚀的速率和空间分异。建立的土壤风蚀速率方程能够将在GC≤10%且D≥3.15cm的条件下砾石覆盖会加剧土壤风蚀这一特殊现象涵盖在内。这些结果为理解砾石覆盖情形下近地层气流场结构变化和土壤风蚀速率预测做出了积极贡献。

风速廓线,气流类型,空气动力学参数,土壤风蚀过程,有效覆盖度