發(fā)布時間：2018-02-16 07:53

  本文關(guān)鍵詞： 坡長 雨強(qiáng) 徑流 產(chǎn)沙 水動力學(xué)參數(shù)　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：降雨條件下坡長對坡面徑流侵蝕產(chǎn)沙規(guī)律的影響是探究水蝕機(jī)理的重要內(nèi)容,可為小流域侵蝕模型的建立及科學(xué)防治水土流失提供理論基礎(chǔ)。本研究以晉西王家溝流域黃綿土坡面為研究對象,基于室內(nèi)人工模擬降雨試驗方法,主要探討兩個問題:第一,揭示了坡長與雨強(qiáng)對晉西黃綿土坡面徑流侵蝕產(chǎn)沙的影響規(guī)律,并提出適合于該區(qū)侵蝕預(yù)測的模型;第二,著重分析了坡長與雨強(qiáng)對坡面徑流水動力學(xué)參數(shù)變化特征的影響。主要研究結(jié)論如下:(1)研究了坡長對坡面徑流侵蝕產(chǎn)沙的影響。50~120mm/h雨強(qiáng)范圍內(nèi),隨著坡長的增加,坡面徑流量、產(chǎn)沙量呈現(xiàn)出線性增加趨勢,且雨強(qiáng)越大坡長作用越顯著。坡長增加時徑流水動力學(xué)參數(shù)的變化趨勢有所差異,徑流流速、徑流深、徑流剪切力及雷諾數(shù)呈增大趨勢,弗勞德數(shù)則同時表現(xiàn)出增大、減小及波動3種趨勢,所有坡長下徑流流態(tài)均為層流、急流,說明裸坡坡面徑流的運動形態(tài)較為劇烈。2~5m坡長下產(chǎn)沙量隨徑流量的增多呈指數(shù)形式增加(R~2=0.647~0.996),輸沙率隨徑流剪切力的增大呈線性形式增加(R~2=0.896~0.997),表明徑流是引起坡面產(chǎn)沙及輸沙的重要因素。坡長等值增加時,徑流量增量、產(chǎn)沙量增量的變化不具顯著規(guī)律,但在4~5m處徑流及產(chǎn)沙增量最易達(dá)到最大值,據(jù)此,建議在晉西黃綿土坡面至少應(yīng)每隔4m布設(shè)水土保持措施以截短坡長、減少水土流失,如種植檸條、沙棘等作為植物籬,并將造林護(hù)坡與種草護(hù)坡相結(jié)合,以增大植被覆蓋率、減小地表徑流量并減緩徑流匯集速度,種植側(cè)柏、油松、山杏等植物以降低雨滴擊濺并攔截部分降雨,利用根系含水固沙作用減少土壤流失,設(shè)置排水溝以匯集徑流引水灌溉或修建水平梯田以改變徑流路線貯水?dāng)r沙。(2)對比了不同雨強(qiáng)對坡面徑流侵蝕產(chǎn)沙的影響。2~5m坡長范圍內(nèi),隨降雨歷時的延長,時段徑流量呈增大趨勢,時段產(chǎn)沙量則表現(xiàn)出2種趨勢,50~80mm/h雨強(qiáng)時多為增加趨勢,90~120mm/h雨強(qiáng)時多為波動趨勢。2~5m坡長下,雨強(qiáng)增大,徑流量、產(chǎn)沙量均呈指數(shù)形式增加,且坡長越長雨強(qiáng)作用越明顯,產(chǎn)流、產(chǎn)沙曲線分別在80mm/h、60mm/h雨強(qiáng)處增陡,此雨強(qiáng)是該區(qū)徑流量、產(chǎn)沙量大幅增加的下限雨強(qiáng),據(jù)此,建議在王家溝流域應(yīng)以60mm/h雨強(qiáng)作為水土流失加劇發(fā)展的重點監(jiān)測雨強(qiáng)。同樣,雨強(qiáng)增大,流速、徑流深、雷諾數(shù)及徑流剪切力均呈增大趨勢,弗勞德數(shù)則為波動變化。水動力學(xué)參數(shù)的變化與坡面侵蝕程度密切相關(guān),產(chǎn)沙量與各參數(shù)的相關(guān)性順序為雷諾數(shù)流速徑流深弗勞德數(shù),說明徑流在流速及紊動性上對侵蝕產(chǎn)沙的影響較大,此外,徑流剪切力與輸沙率為極顯著線性正相關(guān),相關(guān)性系數(shù)為0.926,表明該流域可根據(jù)徑流剪切力的大小來預(yù)測輸沙率。(3)分析了坡長與雨強(qiáng)對坡面侵蝕的交互影響效應(yīng)。共同作用時,雨強(qiáng)與產(chǎn)流、產(chǎn)沙及水動力學(xué)參數(shù)的相關(guān)性較坡長的大,偏相關(guān)分析時,二者與產(chǎn)流、產(chǎn)沙及水動力學(xué)參數(shù)的相關(guān)性均所有提高,說明坡長、雨強(qiáng)共同作用時在一定程度上對對方有所制約。坡長與產(chǎn)沙量的關(guān)系較與徑流量的密切,雨強(qiáng)則與徑流量的關(guān)系較與產(chǎn)沙量的密切。坡長、雨強(qiáng)與徑流深及徑流剪切力的相關(guān)性最高,與弗勞德數(shù)的相關(guān)性最低,表明坡長及雨強(qiáng)不是影響弗勞德數(shù)的主要因素�；�2~5m坡長,50~120mm/h雨強(qiáng)范圍,建立了適用于晉西黃綿土坡面的產(chǎn)流及產(chǎn)沙模型,方程判定系數(shù)R~2分別為0.812、0.763,方程擬合度較好。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S157.1

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本文編號：1515025