坡面薄層水流水動力學規(guī)律的試驗研究.pdf

1、坡面薄層水流是土壤水蝕過程的主要動力，搞清坡面薄層水流的水動力學規(guī)律是進一步研究侵蝕過程規(guī)律的基礎。坡面薄層水流與一般明渠水流存在較大差異，其底坡一般較天然明渠流陡峭，相對水深很小，相對粗糙度大，觀測困難，這些特點使得對坡面薄層水流的研究有相當?shù)碾y度。 本文查閱了大量資料，全面了解了坡面薄層水流水動力學規(guī)律的研究現(xiàn)狀。關于坡面薄層水流水動力學的已有的研究主要集中在坡面薄層水流的流態(tài)以及阻力規(guī)律研究兩個方面。由于用雷諾數(shù)判別坡面薄

2、層水流流態(tài)當雷諾數(shù)在層流范圍的時，阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關系并非如尼庫拉茲和蔡克士大所做實驗那樣表現(xiàn)出層流的特性，因此，本研究試圖探索判斷和反映坡面薄層水流流態(tài)的新方法，以揭示坡面薄層水流阻力的內(nèi)在規(guī)律性，為坡面土壤侵蝕研究提供理論依據(jù)。本文從如下兩個方面對坡面薄層水流水動力學規(guī)律進行了研究： (1)坡面薄層水流流態(tài)判定方法的初步探討。 為了對坡面薄層水流進行定量描述，弄清坡面邊界狀況對薄層水流水動力特性的影響，采用室內(nèi)定床

3、阻力試驗，在4種不同坡度(底破i=0.005、0.017、0.025、0.05)有機玻璃床面和4種不同坡度(底坡i=0.001、0.002、0.02、0.1)人工粗糙床面(砂粒粒徑為0.5-1mm)上對坡面薄層水流進行了試驗研究。 為了探索坡面薄層水流流態(tài)判定的新方法，本文對試驗資料分別按兩個不同的判數(shù)水力學二元流雷諾數(shù)與泥沙動力學繞流雷諾數(shù)進行了整理和比較，分析表明，繞流雷諾數(shù)能對定床坡面薄層水流流態(tài)的反映較為直觀而清楚。

4、 (2)不同糙率坡面水力學特征的試驗研究。 在3種不同坡度(坡度i=5°、10°、15°)有機玻璃床面和人工粗糙床面(砂粒粒徑分別為：0.5～1mm、1～2mm、2～5mm、5～10mm)上對不同糙率坡面水力學特征進行了試驗研究。 通過對不同糙率坡面水力學特征的試驗，研究了定床薄層水流水力學參數(shù)(雷諾數(shù)、佛汝德數(shù)、阻力系數(shù)和流速)隨床面糙率、流量和坡度的變化規(guī)律，并初步得出以下結論： A 在床面和流量相同條件