大粗糙单元对坡面流水动力学特性的影响

• 作者: 余新晓 孙乐乐 朱栩辉 柳晓娜 樊登星 王渝淞 郑鹏飞
• 来源期刊: 水土保持学报
• 学科: 农学
• 关键词: 大粗糙单元 坡面流 水力学特性 绕流阻力
• 年，卷（期）: 2018,（4）
• 页码范围: 43-50
• 页数: 8页
• 分类号: S157.1
• 字数: 7708字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.04.008

摘要

通过室内定床冲刷试验,选用砂布床面模拟土壤下垫面,选用砂布+塑料半球体(直径为40 mm)床面模拟大粗糙单元下垫面,在较大流量(2.81～84.43 L/min)、坡度(2°～10°)范围内,系统研究了大粗糙单元对坡面流水动力学特性的影响.结果表明:(1)大粗糙单元床面的平均流速、平均水深和弗劳德数与流量之间均呈幂函数正相关关系;平均流速和弗劳德数与坡度之间均呈幂函数正相关关系,而平均水深与坡度之间呈幂函数负相关关系;阻力系数随雷诺数的增大而逐渐减小.(2)大粗糙单元增加了坡面流阻力,延缓了坡面流流速,雍高了坡面流水深,并使得水流流型由急流趋向缓流发展.(3)坡面流绕流现象明显,大粗糙单元周围水深的大小为迎水深(h1)＞侧水深(h2)＞背水深(h3),在较小坡度下(2°和4°),h1—h3随流量的增大先增大后趋于稳定,在较大坡度下(6°,8°和10°),h1—h3随流量的增大先增大后减小.(4)坡面流阻力由颗粒阻力和绕流阻力组成,绕流阻力占总阻力的29％～77％,绕流阻力随流量的增加而减小.研究结果可为坡面土壤侵蚀物理模型的构建提供一定理论依据.