坡面薄層水流水動(dòng)力學(xué)規(guī)律的試驗(yàn)研究.pdf

1、坡面薄層水流是土壤水蝕過程的主要?jiǎng)恿?，搞清坡面薄層水流的水?dòng)力學(xué)規(guī)律是進(jìn)一步研究侵蝕過程規(guī)律的基礎(chǔ)。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(duì)水深很小，相對(duì)粗糙度大，觀測困難，這些特點(diǎn)使得對(duì)坡面薄層水流的研究有相當(dāng)?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(dòng)力學(xué)規(guī)律的研究現(xiàn)狀。關(guān)于坡面薄層水流水動(dòng)力學(xué)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(gè)方面。由于用雷諾數(shù)判別坡面薄

2、層水流流態(tài)當(dāng)雷諾數(shù)在層流范圍的時(shí)，阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系并非如尼庫拉茲和蔡克士大所做實(shí)驗(yàn)?zāi)菢颖憩F(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(gè)方面對(duì)坡面薄層水流水動(dòng)力學(xué)規(guī)律進(jìn)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(duì)坡面薄層水流進(jìn)行定量描述，弄清坡面邊界狀況對(duì)薄層水流水動(dòng)力特性的影響，采用室內(nèi)定床

3、阻力試驗(yàn)，在4種不同坡度(底破i=0.005、0.017、0.025、0.05)有機(jī)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(duì)坡面薄層水流進(jìn)行了試驗(yàn)研究。 為了探索坡面薄層水流流態(tài)判定的新方法，本文對(duì)試驗(yàn)資料分別按兩個(gè)不同的判數(shù)水力學(xué)二元流雷諾數(shù)與泥沙動(dòng)力學(xué)繞流雷諾數(shù)進(jìn)行了整理和比較，分析表明，繞流雷諾數(shù)能對(duì)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(xué)特征的試驗(yàn)研究。 在3種不同坡度(坡度i=5°、10°、15°)有機(jī)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(duì)不同糙率坡面水力學(xué)特征進(jìn)行了試驗(yàn)研究。 通過對(duì)不同糙率坡面水力學(xué)特征的試驗(yàn)，研究了定床薄層水流水力學(xué)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(jié)論： A 在床面和流量相同條件