模拟降雨条件下坡面流水力特性试验研究

摘要

坡面流是造成土壤侵蚀和泥沙输移的关键因素，也是地表径流的开端，研究坡面流水力学特性是构建土壤侵蚀预报模型的基础，对解决水土侵蚀等工程问题具有重要意义。本文通过设计不同粗糙度条件下的模拟降雨和冲刷试验，研究讨论了雨强、粗糙度、坡度、径流量对坡面流水力特性的影响，并从粘性底层和能量等角度分析了原因。取得的主要研究成果如下:
　　冲刷试验中，当粗糙度d≤0.35mm时，由于粘性底层的影响，下垫面颗粒对水流的扰动较小，坡面流阻力较小。坡面流流速与坡度呈正相关关系，径流深与坡度呈负相关关系;单个粗糙度工况下，阻力系数f近似于常数。当粗糙度d＞0.35mm时，坡度变化对流速和水深的影响较小，阻力系数与流量呈负相关，与坡度、粗糙度呈正相关。阻力系数与粗糙度、流量和坡度之间有良好的幂函数关系。
　　模拟降雨试验中，降雨对坡面流具有减速作用，流速与雨强呈负相关关系。降雨对坡面流阻力系数有双重影响，整体表现为增阻效应。降雨阻力与雨强呈正相关关系。随着粗糙度的增大，降雨阻力在总阻力中的占比增加。在粗糙度d＜0.35mm时，由于流速快，降雨阻力较小;由于粘性底层影响，颗粒阻力也较小。所以单个粗糙度工况下，阻力系数f近似于常数。当粗糙度d≥0.35mm时，阻力系数与坡度、雨强和径流量之间有良好的幂函数关系。

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 坡面流流态研究

1．2．2 坡面流流速研究

1．2．3 坡面流阻力研究

1．3 存在问题与不足

1．4 研究内容和方法

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

2 试验方法

2．1 试验装置

2．2 试验设计

2．3 数据处理、分析方法

3 径流条件下坡面流水力特性变化规律

3．1 坡面流水流形态变化规律

3．2 流速、径流深的变化规律

3．2．1 流速、径流深与流量的关系

3．2．2 流速、径流深与坡度的关系

3．2．3 流速、径流深与粗糙度的关系

3．2．4 流速多元回归分析

3．3 阻力系数的变化规律

3．3．1 阻力系数与坡度的关系

3．3．2 阻力系数与径流量的关系

3．3．3 阻力系数与粗糙度的关系

3．3．4 阻力系数回归分析

3．4 小结

4 模拟降雨条件下坡面流水力特性变化规律

4．1 坡面流水流形态变化规律

4．2 降雨对坡面流速、径流深的影响

4．2．1 流速的变化规律

4．2．2 径流深的变化规律

4．2．3 流速多元回归分析

4．3 阻力系数的变化规律

4．3．1 坡面流阻力系数与雨强的关系

4．3．2 降雨阻力和颗粒阻力比较

4．3．3 阻力系数回归分析

4．4 小结

5．结论与讨论

5．1 结论

5．1．1 径流条件下坡面流水力特性变化规律

5．1．2 模拟降雨条件下坡面流水力特性变化规律

5．2 讨论

5．3 创新点

参考文献

作者简介