工程堆积体坡面径流水动力学参数及其相互关系

• Published in: 农业工程学报 Vol. 31; no. 22; pp. 83 - 88
• Main Author: 李永红 牛耀彬 王正中 高照良 张少佳 刘子壮
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国科学院水利部西北农林科技大学水土保持研究所,杨凌712100 2015; 中国科学院大学,北京100049%西北农林科技大学水利与建筑工程学院,杨凌,712100%中国科学院水利部西北农林科技大学水土保持研究所,杨凌,712100%西北农林科技大学资源环境学院,杨凌,712100; 西北农林科技大学水利与建筑工程学院,杨凌712100%中国科学院水利部西北农林科技大学水土保持研究所,杨凌712100
• Subjects: 水动力学;径流;侵蚀;时空变化;侵蚀预报模型;工程堆积体; 侵蚀; erosion forecasting model; engineering accumulation; 侵蚀预报模型; 径流; spatial and temporal variation; runoff; erosion; hydrodynamics; 工程堆积体; 时空变化; 水动力学
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2015.22.012

工程堆积体具有独特的土壤组成及复杂的下垫面条件,其土壤抗冲性极差,径流条件下堆积体陡坡坡面关键的水动力学参数及其相互关系亦表现出不同的特点,为探明工程堆积体坡面径流水动力学参数及其相互关系,该文采用30、40、50、60 L/min 4个流量,对24°、28°、32°共3个坡度的堆积体边坡(20 m×5 m标准监测小区)进行模拟放水冲刷试验,选取径流流速、水深、雷诺数、弗汝德数、径流阻力系数、水流剪切应力、径流功率等参数进行分析。结果表明:工程堆积体坡面侵蚀位置主要集中在坡面上部(0~10 m),侵蚀时段主要集中在产流后期(12~30 min);流速随坡度和流量的增大而增大,坡度对流速的影响大于流量;随着坡面流由层流向紊流、急流向缓流的过渡,坡面径流阻力系数随之增大;基于水流剪切应力和径流功率分别计算获得的工程堆积体坡面细沟侵蚀土壤可蚀性参数分别为2.63×10-2 s/m和0.1 s2/m2,对应的临界侵蚀径流功率为0.8 N/(m·s)。研究结果可为坡面措施的配置提供一定的理论支撑,也能为工程堆积体土壤侵蚀预报模型的建立提供部分基础参数。