大粗糙单元对坡面流水动力学特性的影响

编号 zgly0001645080

文献类型 期刊论文

文献题名 大粗糙单元对坡面流水动力学特性的影响

作者 柳晓娜  樊登星  余新晓  郑鹏飞  王渝淞  朱栩辉  孙乐乐 

作者单位 北京林业大学水土保持学院国家林业局水土保持与荒漠化防治重点实验室 

母体文献 水土保持学报 

年卷期 2018年04期

年份 2018 

分类号 S157.1 

关键词 大粗糙单元  坡面流  水力学特性  绕流阻力 

文摘内容 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40mm）床面模拟大粗糙单元下垫面,在较大流量（2.8184.43L/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。