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《西安理工大学》 2006年
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坡面径流侵蚀过程试验研究

李雯  
【摘要】: 本文采用室内放水冲刷试验、水动力学、土壤侵蚀学和稀土元素示踪方法相结合的方法,系统研究了不同坡度、流量条件下的坡面径流侵蚀动力变化过程;观测分析了坡面径流的流态、流速、阻力等的时空变化特点;分别用坡面径流剪切力、坡面径流能耗动力学参数对坡面径流侵蚀发生的动力过程进行了研究;并对不同条件下坡面侵蚀的时空变化进行了分析研究。具体研究内容和结果如下: 1.在试验的坡度和流量范围内,薄层水流的流速随时间呈递减趋势,当坡度≥18°时流速变化随试验时间延长而波动剧烈;就不同坡位的流速而言,上半段流速变化较大,下半坡段流速较为稳定。 2.在试验的坡度和流量范围内,雷偌数Re变化范围在300-1000之间,薄层水流存在由层流到紊流的过渡阶段,坡面平均雷偌数Re随坡度和流量均呈抛物线形式变化;试验范围内的坡度临界值为24°左右和流量临界值为7.5l/min~8.5 l/min。 3.在试验的坡度和流量范围内,径流佛汝德数Fr均大于1,最大值为14左右,属于急流状态;随着坡度的增大,径流佛汝德数Fr也相应增大且Fr随着试验时间延长而减小的趋势也越不明显;与流量相比,坡度对Fr的影响显著;当坡度相同时,阻力系数f均呈先增大后减小的趋势,该变化可能与坡面侵蚀发生过程有关。 4.通过室内模拟冲刷试验系统研究了不同土壤的坡面径流的侵蚀特性并建立了剥蚀率跟径流剪切力关系以及剥蚀率与能耗的关系。结果表明:产沙随时间变化过程均呈波形前进并存在1~2个峰值,且颗粒细占的比重越大剥蚀率越大。与径流剪切力相比,就现状而言,使用能耗理论来研究土壤侵蚀精度更高。 5.利用稀土元素示踪技术,对细沟发生侵蚀不同部位的相对产沙量、侵蚀发生发展过程和坡面径流输沙率随时间的变化规律进行了分析。研究表明:在放水冲刷条件下,细沟侵蚀发生的部位主要在坡上段2m以内;侵蚀发生的过程基本为坡面上端50cm首先形成沟形,而后在其下部某处随机出现跌坎并继续发育直至细沟贯通,与此同时,细沟沟底下切侵蚀剧烈;通过综合分析相同时间内不同流量下的各部分产沙量后发现,在相同坡度下,坡面各部位的产沙贡献率在8.5l/min左右流量下达到最大值;坡面径流输沙率随着放水流量的增大而增大,而受坡度的影响规律不明显。 本研究得到了国家自然科学基金(名称:坡面径流侵蚀输沙动力过程编号:40371075)的资助。
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:P333.4

【引证文献】
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