坡面流是黃土高原坡面水力侵蝕外部侵蝕動力之一,其水動力學特性極易受植被特征、地表土壤特性和降雨的影響。因此,深入研究植被格局和蓋度交互作用下坡面流阻力機制,對于黃土高原水蝕研究具有重要指導意義。本研究通過室內模擬放水沖刷試驗,以水力學以及應用生態(tài)學為基礎,探究植被景觀異質性對坡面徑流水動力學特性影響,并分別建立模擬自然條件下、植被格局和蓋度共同影響下坡面流阻力經(jīng)驗公式,為植被格局覆蓋下坡面流阻力計算提供新思路,以及對水力學在坡面流的延伸和實踐應用起到一定的完善和豐富作用。（1）隨機斑塊狀植被覆蓋下,在虛擬層流區(qū),綜合阻力系數(shù)與雷諾數(shù)呈負相關,而在過渡流區(qū),二者關系在臨界覆蓋度處發(fā)生轉捩,隨覆蓋度的增加,二者關系逐步由負相關變?yōu)檎嚓P;綜合阻力系數(shù)與覆蓋度呈冪指函數(shù)相關,而隨淹沒度變化趨勢則受制于覆蓋度。低于臨界覆蓋度時,二者整體上為負相關,高于臨界覆蓋度時,綜合阻力系數(shù)隨著淹沒度增大先減后增。此外,基于水流阻力等效原則,綜合考慮水力坡度、覆蓋度、雷諾數(shù)、淹沒度的影響,建立了坡面流阻力計算模型。（2）相同蓋度五種格局下坡面植被斑塊的壅水緩流效果在小流量時區(qū)分不大,流量較大時格局差異逐漸凸... 

【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同植被覆蓋度Cr下人

西北農(nóng)林科技大學碩士學位論文10置黃土高原地區(qū)常見坡度為0.0349、0.0698、0.1045、0.1392、0.1736和0.2079共六個坡度。黃土高原地區(qū)臨界侵蝕雨強范圍為30~36mm/h，最大峰值雨強可達150mm/h。單寬流量范圍設置為0.278×10-3~2.500×10-3m2/s，相當于面積為8.33~90.00m2產(chǎn)生的匯流。流量由流量調節(jié)閥和蠕動泵控制，采用體積法（稱重法）測定。（2）試驗設置覆蓋度Cr分別為0、1.26%、2.51%、3.77%和5.03%共5種工況。為模擬天然狀態(tài)下植被分布形態(tài)，模擬草被采用斑塊狀隨機布設，每個植被斑塊由4-5簇人工矮草聚集而成，形狀近似圓形，以消除因斑塊形狀的不同而對試驗結果的影響。(a).Cr=1.26%(b).Cr=2.51%(c).Cr=3.77%(d).Cr=5.03%圖2-2不同植被覆蓋度Cr下人工模擬植被斑塊狀分布俯視圖Fig.2-2TopviewofpatchdistributionofartificiallysimulatedvegetationunderdifferentvegetationcoverageCr（3）距水槽起始位置0.75m處布設植被，沿水槽設縱向觀測斷面5個，沿坡面自上而下分別為0+1.00m、0+1.50m、0+2.00m、0+2.50m、0+3.00m。每個斷面橫向設4個測點，用KMnO4染色示蹤液表層優(yōu)勢流速以及重慶水文儀器廠生產(chǎn)的SX402數(shù)顯測針儀測定水深，精度為0.01mm。取斷面0+1.00m和斷面0+3.00m間水體作為控制水體，長度為2m。(a).試驗草被(a).Testquilt(b).KMnO4示蹤(b).KMnO4tracer(c).測針(c).Needie圖2-3試驗參數(shù)測量儀器圖Fig2-3Testparametermeasurementinstrumentdiagram

西北農(nóng)林科技大學碩士學位論文10置黃土高原地區(qū)常見坡度為0.0349、0.0698、0.1045、0.1392、0.1736和0.2079共六個坡度。黃土高原地區(qū)臨界侵蝕雨強范圍為30~36mm/h，最大峰值雨強可達150mm/h。單寬流量范圍設置為0.278×10-3~2.500×10-3m2/s，相當于面積為8.33~90.00m2產(chǎn)生的匯流。流量由流量調節(jié)閥和蠕動泵控制，采用體積法（稱重法）測定。（2）試驗設置覆蓋度Cr分別為0、1.26%、2.51%、3.77%和5.03%共5種工況。為模擬天然狀態(tài)下植被分布形態(tài)，模擬草被采用斑塊狀隨機布設，每個植被斑塊由4-5簇人工矮草聚集而成，形狀近似圓形，以消除因斑塊形狀的不同而對試驗結果的影響。(a).Cr=1.26%(b).Cr=2.51%(c).Cr=3.77%(d).Cr=5.03%圖2-2不同植被覆蓋度Cr下人工模擬植被斑塊狀分布俯視圖Fig.2-2TopviewofpatchdistributionofartificiallysimulatedvegetationunderdifferentvegetationcoverageCr（3）距水槽起始位置0.75m處布設植被，沿水槽設縱向觀測斷面5個，沿坡面自上而下分別為0+1.00m、0+1.50m、0+2.00m、0+2.50m、0+3.00m。每個斷面橫向設4個測點，用KMnO4染色示蹤液表層優(yōu)勢流速以及重慶水文儀器廠生產(chǎn)的SX402數(shù)顯測針儀測定水深，精度為0.01mm。取斷面0+1.00m和斷面0+3.00m間水體作為控制水體，長度為2m。(a).試驗草被(a).Testquilt(b).KMnO4示蹤(b).KMnO4tracer(c).測針(c).Needie圖2-3試驗參數(shù)測量儀器圖Fig2-3Testparametermeasurementinstrumentdiagram

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]黃土地區(qū)流域森林植被格局對侵蝕產(chǎn)沙過程的調控研究[D]. 秦富倉.北京林業(yè)大學 2006

碩士論文
[1]植被覆蓋下坡面流水動力學特性研究[D]. 楊帆.西北農(nóng)林科技大學 2017
[2]非淹沒剛性植被對水流阻力和水流能量特性影響的研究[D]. 黃文沛.華北電力大學 2013
[3]坡面植被格局對水土流失影響的實驗研究[D]. 沈中原.西安理工大學 2006
[4]降雨條件下坡面薄層水流水動力學特性試驗研究[D]. 梅欣佩.西安理工大學 2004



本文編號：3297564