發(fā)布時(shí)間：2018-05-06 03:18

  本文選題：模擬降雨 + 坡面薄層流　； 參考：《北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》2017年08期

【摘要】：為研究降雨和坡面流共同作用下的坡面薄層流水動(dòng)力學(xué)特性,在重慶縉云山三峽庫區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測(cè)研究站開展陡坡定床沖刷及人工模擬降雨試驗(yàn),實(shí)測(cè)5種流量(0.486×10~(-3)~1.736×10~(-3)m~3/(s·m))和3個(gè)典型降雨強(qiáng)度及無降雨條件下(0、30、60、100 mm/h),受4種不同粗糙度影響(0.009、0.180、0.250、0.425 mm)下的坡面流的水深和流速,計(jì)算并研究不同工況下的平均流速、流速修正系數(shù)、流態(tài)指數(shù)、流態(tài)及坡面流阻力等水動(dòng)力參數(shù)特征,結(jié)果表明:1)水流的平均流速隨著單寬流量的增大呈冪函數(shù)增加,隨粗糙度的增加而減小,無降雨時(shí)的流速修正系數(shù)為0.04~0.37,降雨時(shí)為0.42~0.98,降雨對(duì)坡面流起到擾動(dòng)作用。2)流態(tài)指數(shù)范圍為0.291~0.538,無降雨時(shí),流態(tài)指數(shù)隨著粗糙度的增加而明顯減小,其減小程度分別為21%、28%和39%;中小雨強(qiáng)時(shí),流態(tài)指數(shù)無明顯規(guī)律,雨強(qiáng)為30 mm/h時(shí),變化程度分別為18%、-29%和12%,雨強(qiáng)為60 mm/h時(shí),變化程度分別為12%、-17%和-16%;大雨強(qiáng)時(shí),流態(tài)指數(shù)呈現(xiàn)出較為明顯下降的趨勢(shì),其變化程度分別為-6%、1%和-11%。3)水流雷諾數(shù)為500~2 000,所有實(shí)驗(yàn)工況下水流流型均屬于層紊流過渡區(qū);水流流態(tài)整體趨于急流狀態(tài);無雨時(shí),粗糙度與流態(tài)關(guān)系明顯,其值越小水流越趨近急流,而降雨時(shí),由于降雨的擾動(dòng)作用二者不再具有相關(guān)關(guān)系。4)坡面流達(dá)西阻力系數(shù)與粗糙度呈正相關(guān)關(guān)系,與單寬流量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,考慮雨強(qiáng)影響的坡面流阻力計(jì)算公式與剔除雨強(qiáng)的公式相比,相關(guān)系數(shù)下降0.01%,降雨對(duì)阻力系數(shù)無顯著影響。
[Abstract]:In order to study the dynamic characteristics of thin layer flow of slope under the action of rainfall and slope flow, a steep slope fixed bed scour test and artificial simulated rainfall experiment were carried out at the National Positioning observation Station of Forest ecosystem in the three Gorges Reservoir area of Jinyun Mountain, Chongqing. The depth and velocity of the slope flow were calculated and studied under the influence of 4 kinds of roughness, 0. 009 ~ 0. 180 ~ 0. 250 ~ 0. 425 mm 路h ~ (-1) and 3 typical rainfall intensity and no rainfall. The average velocity, the correction coefficient of velocity, the flow state index were calculated and studied under different working conditions, and the average flow velocity, velocity correction coefficient and flow state index of the slope flow were calculated and studied under the conditions of 0. 486 脳 10 ~ (10) ~ (-3) 脳 10 ~ (-1) ~ (3) ~ 1 脳 10 ~ (6) 脳 10~(-3)m~3/(s ~ (-1). The characteristics of hydrodynamic parameters, such as flow state and slope flow resistance, show that the average velocity of flow increases by power function with the increase of single wide flow rate, and decreases with the increase of roughness. The correction coefficient of velocity is 0.04 ~ 0.37 for no rainfall, and 0.422 ~ 0.98 for rainfall. The range of flow state index of rainfall is 0.291 ~ 0.538. When no rainfall occurs, the flow state index decreases with the increase of roughness. When the rain intensity is 30 mm/h, the change degree is 18% -29% and 12%, respectively. When the rain intensity is 60 mm/h, the change degree is 12% -17% and -16%, respectively; when the rain intensity is 30 mm/h, the change degree is -17% and -16%, respectively. The flow state index shows a more obvious downward trend, its variation degree is -6% and -11 路3 respectively) the Reynolds number of flow is 500 ~ 2 000. Under all experimental conditions, the flow pattern belongs to the transitional zone of layer turbulence, the whole state of water flow tends to be jet state, and when there is no rain, The relationship between roughness and flow state is obvious, the smaller the value of water flow is, the closer the jet flow is, but when rainfall, the disturbance of rainfall is no longer correlated with the relationship between them. 4) the Darcy resistance coefficient of slope flow has a positive correlation with roughness. The calculation formula of slope flow resistance considering the influence of rain intensity is lower than the formula without rain intensity, the correlation coefficient is decreased by 0.01 and rainfall has no significant effect on the resistance coefficient.
【作者單位】： 北京林業(yè)大學(xué)重慶縉云山三峽庫區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測(cè)研究站北京林業(yè)大學(xué)北京市水土保持工程技術(shù)研究中心;
【基金】：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51309006) 北京林業(yè)大學(xué)“國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”(201610022016)
【分類號(hào)】：S157

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本文編號(hào)：1850548