【摘要】：坡面流水動力學特性是研究坡面流水力侵蝕、泥沙運移規(guī)律的核心問題,對精確模擬坡面流產(chǎn)、匯流過程有著顯著影響。底坡、植被是影響水動力學特性的重要因素,底坡變化改變了坡面流的流速和下滲方式,植被與水流的相互作用,增加了水流阻力,消耗了水流能量,使沉積物遷移速度減慢,降低了水力侵蝕強度,種植植被是水土保持措施中重要的生態(tài)工程,已成為防治坡面水土流失的重要措施。植被空間分布對地表徑流產(chǎn)流過程和匯流流量分配問題有重要影響,從而對分布式水文模型柵格單元間的流量分配產(chǎn)生影響。為了研究植被分布、坡度在水環(huán)境保護、生態(tài)河流建設、水土保持和流量在柵格單元間分配中的作用,證實地表植被空間變化對地表徑流具有方向性差異阻力影響,利用變坡試驗水槽和圓柱體進行模擬植被水流試驗,采用室內(nèi)定床沖刷試驗,以圓柱體模擬植被莖稈,模擬研究3種植被分布(植被排列走向與水流流向夾角為30°、45°和90°)在5種坡度(0.0%、0.5%、1.0%、2.0%和 3.0%)條件下弗勞德數(shù)、雷諾數(shù)、Darcy-Weisbach阻力系數(shù)和植被拖曳力系數(shù)隨水深的變化特征。結果表明:當植被走向角、水深相同時,弗勞德數(shù)、雷諾數(shù)、沿程能量損失隨坡度的增大而增大;坡度對Darcy-Weisbach阻力系數(shù)、植被拖曳力系數(shù)沒有顯著影響作用。相同坡度、水深條件下,弗勞德數(shù)、雷諾數(shù)隨植被走向角增大而增大;沿程能量損失隨植被走向角增大而減小;植被拖曳力系數(shù)、Darcy-Weisbach阻力系數(shù)隨植被走向角增大而減小;相同坡度、植被走向情況下,隨水深增大,弗勞德數(shù)先減小后趨于穩(wěn)定,雷諾數(shù)逐漸增大;沿程能量損失隨水深變化的規(guī)律因坡度改變而變化;Darcy-Weisbach阻力系數(shù)逐漸增大,植被拖曳力系數(shù)先減小后趨于穩(wěn)定,且存在一分界水深,超過分界水深,水深不再影響植被拖曳力系數(shù)變化;分界水深隨坡度增大而減小,坡度通過改變分界水深影響植被拖曳力系數(shù)變化規(guī)律。
【圖文】：

本試驗是在山東科技大學地球科學與工程學院水文與水力學實驗室矩形自循逡逑環(huán)明渠水槽中進行的。試驗裝置由變坡矩形水槽、水箱、測壓計、調(diào)坡裝置、尾逡逑門等組成（圖３．１）。水槽長５．０ｍ、寬０．４ｍ、深０．３ｍ，水槽側(cè)壁和底部由有機玻璃逡逑制成。試驗段長度３．０ｍ，在試驗段長度范圍內(nèi)設置２個觀測斷面，記作１、２段面，逡逑并分別布設測壓管觀測水位。實驗中選擇型測壓管，本試驗選擇后置刻度的倒逡逑倒Ｕ型測壓管，分別測量水槽不同位置的水頭，分設２個觀測斷面，觀測斷面之逡逑間的距離為１．５ｍ。調(diào)坡裝置位于水槽底板下，利用手動滑輪調(diào)整放置在水槽下的逡逑鋼梁以設置不同水槽坡度，共設５種坡度（０．０％、０．５％、１．０％、和２．０％和３．０％）。逡逑在水槽與水箱連接處設有流量控制閥門，以便調(diào)整任意流量大小，流量變化范圍逡逑為邋０？０．１０５ｍ３／ｓ。逡逑本試驗選擇電磁流量計（型號：ＬＤＧ－ＭＩＫ－ＤＮ１００；流量范圍：０－１００．００ｍ３／ｈ；逡逑口徑：ＤＮ１００；系數(shù)：０．８８５９；最大壓力：１．６ＭＰａ；工作溫度：－１０°Ｃ－８（ＴＣ；準確逡逑度等級：０．５級：防護等級：丨Ｐ６５；電源：ＡＣ２２０Ｖ、５０Ｈｚ；編號：１５０８１５０９；襯逡逑里：ＣＲ），通過觀測瞬時流量的變化，可以近似取得某一段時間的平均流量。其逡逑優(yōu)點在于：電磁流量計的輸出信號和實測流量成線性關系

又考慮到為了使野外作物分布與實驗室水力模型之間的比尺映射關系計算相逡逑對比較簡單，，水力模型試驗的相鄰圓柱體之間距離為0．0６ｍ，試驗時將有機玻璃板逡逑鋪設在水槽試驗段模擬植被（見圖３．２－３．４）。逡逑眶覆１sE１４、Ｉ逡逑＼邐被排列方向邐＼逡逑圖３．２試驗中植被排列走向示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋３．２邋Ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ逡逑■邋ｉ逡逑圖３．邋３邋０＝９０＂時圓柱體分布俯視圖邐圖３．４邋０＝４５＂時圓柱體分布正視圖逡逑Ｆｉｇ．邋３．３邋Ａ邋ｔｏｐ邋ｖｉｅｗ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｙｌｉｎｄｅｒ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邐Ｆｉｇ．邋３．４邋Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｆｒｏｎｔ邋ｖｉｅｗ逡逑？ａｔ邋l挘劍梗

本文編號：2637470