發(fā)布時間：2019-11-03 09:33

【摘要】：為深入揭示植被覆蓋條件下坡面水流結(jié)構(gòu)的內(nèi)在規(guī)律,采用水槽模擬試驗,系統(tǒng)研究了植被處于淹沒及非淹沒工況下淹沒度對坡面流水動力學(xué)特性的影響。研究結(jié)果表明:坡度一定條件下,平均流速和雷諾數(shù)與淹沒度均成正相關(guān)關(guān)系;柔性植被覆蓋下,水流流型由緩流區(qū)過渡到急流區(qū),綜合阻力系數(shù)隨淹沒度的增加而減小,剛性植被覆蓋條件下水流流型均處于緩流區(qū);綜合阻力系數(shù)呈單駝峰形式變化;峰值處淹沒度為0.9,淹沒度對相對摩阻流速的影響與其對阻力系數(shù)呈相反變化趨勢,基于淹沒度的阻力計算經(jīng)驗公式?jīng)Q定系數(shù)均達到0.97以上;由于淹沒度對各水動力學(xué)參數(shù)的影響受制于坡度,在坡面水土保持中應(yīng)根據(jù)山區(qū)坡度和水深選擇適當(dāng)?shù)闹脖桓叨取?br>【圖文】：

第6期楊帆，等:植被淹沒程度對坡面流水動力學(xué)特性影響833圖1試驗裝置布置Fig.1Arrangementofexperimentalequipment流量進行測控。水槽由有機玻璃板制成，結(jié)構(gòu)尺寸為6.0m×0.3m×0.25m，通過滑輪裝置制動系統(tǒng)控制水槽坡度，試驗坡度取2°～12°，步長為2°，如圖1所示。(2)如圖2所示，采用櫚樹的棕衣模擬剛性植被特征，剛性植被即水流流經(jīng)植被區(qū)，植被形態(tài)不發(fā)生改變，模擬植被平均高度為22mm;胡麻麻絲模擬柔性植被特征，模擬植被實際高度為22mm，當(dāng)水流流過柔性植被，，相對剛性植被而言，流量超過一定范圍，植被會出現(xiàn)彎曲，甚至倒伏等現(xiàn)象，平均高度即倒伏高度為10mm，植被直徑均為6mm，中心間距為12mm。為模擬天然下墊面，水槽底部粘貼自然土壤，土壤粘貼在水槽底部粘貼一層，保證不被水流沖刷，厚度僅有1～2mm，土壤中值粒徑為0.095mm，植被覆蓋度均為9.3%，梅花形布置。為控制不同淹沒度下水流水動力學(xué)特征，設(shè)計流量的范圍取3.65～148L/min(共17組)。(3)沿水槽設(shè)6個縱向觀測斷面，分別為0+0.5m、0+1.5m、0+2.5m、0+3.5m、0+4.5m和0+5.5m。每個斷面橫向設(shè)3個測點，觀測每個測點的斷面表面流速(KMnO4染色示蹤法測流速)和水深(采用SX402數(shù)顯測針儀測定，精度為0.01mm)，橫向測點位置應(yīng)避開水面壅高區(qū)和植被尾水區(qū)，選在兩簇植被之間。圖2模擬植被布置Fig.2Arrangementofsimulatedvegetation2理論與結(jié)果分析2.1淹沒度對平均流速的影響坡面流平均流速是計算坡面匯流和沖刷的基礎(chǔ)，但關(guān)于其影響因素的研究目前多集中在流量、坡度和植被［15］方面，考慮淹沒度對其影響研究較少。鑒于此，分析了淹沒度對于柔性及剛性植被覆蓋下平均流速的影響(圖3)，為水土保持中植被高度和類型選擇提供參考。圖3表明，剛性或柔性植被覆蓋下，?

模擬Fig.2Arrangemento

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