通過組合不同坡度(25°,30°,35°,40°,45°,50°)、不同流量(0.6,1.0,1.5,2.0,2.5 L/min)的室內(nèi)放水沖刷試驗,對急陡黃土坡面細溝侵蝕發(fā)生過程中的細溝水動力學(xué)特性進行了研究。結(jié)果表明:細溝水流平均流速隨細溝的發(fā)育呈現(xiàn)出先減小后穩(wěn)定的變化趨勢。細溝流的雷諾數(shù)Re在199.996～873.482變化,且主要受流量的影響,隨著流量的增大呈線性關(guān)系;而弗勞德數(shù)Fr在整個細溝發(fā)育過程中均大于1,表明細溝流均處于急流范圍,且與流量呈倒數(shù)關(guān)系,隨著放水流量的增大Fr呈曲線減小。阻力系數(shù)f隨著流量的增加而增大,且與雷諾數(shù)之間存在f=a·Re^-b(a、b為系數(shù))的冪函數(shù)關(guān)系。

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圖6阻力系數(shù)f與雷諾數(shù)Re的關(guān)系變化

圖5阻力系數(shù)f隨流量和坡度的變化過程3結(jié)論

圖3水流雷諾數(shù)Re隨流量和坡度的變化過程

由圖3可知,在急陡坡的細溝侵蝕中,水流雷諾數(shù)的整體變化范圍為199.996～873.482,流量<1.5L/min時水流流態(tài)屬于層流;流量為1.5L/min時雷諾數(shù)為487.588～535.297,處于臨界雷諾數(shù)波動范圍,水流流態(tài)處在層流與紊流的過渡流;流量>1.5L/mi....

圖5阻力系數(shù)f隨流量和坡度的變化過程

坡面水流沿坡面向下流動時必然會受到阻力作用,尤其在坡面細溝出現(xiàn)之后。水流所受阻力從能量角度分析分為土顆粒本身對水流的阻礙作用、細溝形態(tài)以及水流挾沙的影響[23]。當(dāng)水動力條件相同時,細溝流受到的阻力越大,其水流形態(tài)越復(fù)雜。水流形態(tài)在一定程度上取決于流量和坡度的作用,因此細溝侵蝕過....

圖1水流平均流速隨沖刷歷時的變化過程

由圖1可知,水流平均流速的變異性系數(shù)為0.035～0.409,屬于中等變異性(0.1～1.0),表明急陡坡面細溝侵蝕的水流流速隨細溝發(fā)育整體都呈逐漸減小趨勢。在沖刷初期,由于坡面為裸坡且經(jīng)過人為平整使得坡表面光滑,對流速阻力小,導(dǎo)致沖刷初期流速較大;從能量角度來看,細溝流對土壤的....

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