模拟植被地表覆盖率和粗糙度对坡面流水动力特性的影响

• 作者: 刘文剑 张会兰 杨坪坪 王云琦 王晨沣 王玉杰 赵兴龙
• 来源期刊: 水土保持学报
• 学科: 农学
• 关键词: 坡面流 植被覆盖 地表粗糙 水力学特性
• 年，卷（期）: 2017,（6）
• 页码范围: 1-7
• 页数: 7页
• 分类号: S157.1
• 字数: 5828字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.001

摘要

为研究刚性植被覆盖与地表粗糙共同作用下的坡面流水动力特性,在室内开展定床水槽冲刷试验,研究陡坡(15°)条件下10组流量(0.33～1.95 m3/h)、5种覆盖率(0,0.5％,1.0％,1.5％,2.0％)、4种不同地表粗糙度(0.01,0.18,0.25,0.38 mm)的坡面流流速、流型流态、阻力系数等变化特性.结果表明:(1)水流流速变动范围为0.06～0.59 m/s,流速与植被覆盖率和地表粗糙度呈负相关关系(r＜-0.90),当植被覆盖率增加,流速随流量增加的增幅降低;流速校正系数与植被覆盖率呈正相关关系(r＞0.75),而与地表粗糙度呈负相关关系(r＜-0.84);(2)所有试验条件下雷诺数处于153～910之间,流态主要集中于过渡区和虚拟层流区,流型多数处于急流区,随植被覆盖率和地表粗糙度的增加,弗劳德数逐渐小于1,具有向缓流区延伸的趋势;(3)坡面流总阻力系数与雷诺数呈幂函数关系,与地表粗糙度和植被覆盖率呈正相关关系(r＞0.81);(4)阻力影响指数结果显示,当流量小于1.05 m3/h时,地表粗糙度在影响总阻力过程中占主导地位,反之,植被覆盖率占主导地位;通过t检验,坡面流总阻力与颗粒阻力和形态阻力线性叠加结果差异性显著(p＜0.05),表明当存在颗粒阻力及形态阻力时,坡面流总阻力并不能使用线性叠加原理.