红土工程堆积体坡面水蚀过程及泥沙颗粒分布特性研究

发布时间：2020-06-17 05:20

【摘要】：本文以南方红土地区生产建设项目工程堆积体为主要研究对象,以关中平原X土堆积体作为对比,采用传统坡面模拟放水冲刷侵蚀过程监测法与激光粒度分析方法,以坡面水蚀过程及侵蚀泥沙颗粒分布为前提,揭示红土堆积体坡面流水力学特性和坡面侵蚀输沙沿程分布规律。探究侵蚀泥沙颗粒分布规律以及不同粒级泥沙颗粒特征。试验以南方红土和关中平原X土为基本材料,分别分析在不同放水强度(8L/min、12L/min、16L/min、20L/min)、不同坡度(28°、32°、36°)因素下对工程堆积体坡面侵蚀泥沙输移过程及其颗粒组成变化规律的影响,阐明两种下垫面下坡面径流中泥沙颗粒的分选特征,建立堆积体坡面侵蚀泥沙颗粒搬运能力定量表述。论文得出初步结论如下:(1)红土、X土工程堆积体坡面产流率随时间的持续均呈现先增加后波动的变化趋势,坡面坡度和放水流量均对产流率的变化过程影响显著,坡面产流率均随着放水流量的增加而增大,但红土产流率前期突增幅度小于X土,大流量条件下红土产流率波动性较X土缓和,且在放水后期(21-45min)产流率依旧有增加的趋势。红土、X土坡面累积产流量与冲刷时间均呈一次函数关系,同一坡度条件下,各坡面累积产流量增长率随放水流量的增大而增大,同一放水流量条件下,各坡面累积产流量增长率与坡面坡度之间变化趋势不同,大坡度大流量条件下,X土较红土累积产流量增长率较为明显。(2)红土、X土堆积体坡面产沙率随放水历时的延续均呈“多峰多谷”的变化趋势,同一坡度条件下,两种坡面随着放水流量的增大,整体均呈现逐渐增大的趋势,较X土坡面,红土坡面侵蚀产沙率前半段波动性缓和,各对应放水流量条件下,红土坡面整体产沙率小于X土。红土坡面累积产沙量随冲刷时间呈一次函数关系。同一坡度条件下,红土坡面累积产沙量增长率随放水流量的增大而增大,在同一放水流量条件下,红土累积产沙量增长率与坡面坡度之间也呈逐渐增大的趋势。(3)红土、X土坡面流速总体上随产流时间的延续呈现先减小后平稳的变化过程,至试验结束,坡面流速减幅接近一半甚至过半。侵蚀过程中两坡面雷诺数均逐渐由小变大数。雷诺基本随流量的增大而增大,雷诺数的变化受径流量的影响比较大,雷诺数与放水时间之间存在良好的幂函数关系。红土、X土堆积体坡面佛汝德数随着产流时间的延续,总体呈现先快速减小后保持平稳,在产流0~10 min,为快速减小阶段,坡面流呈现急流状态,在产流10~45 min,佛汝德数保持平稳阶段,坡面流为缓流状态,佛汝德数与放水时间之间存在良好的幂函数关系。试验条件下,两种坡面的Darcy-weisbach阻力系数与放水时间之间存在良好的幂函数关系,其中,红土坡面Darcy-weisbach阻力系数总体介于0.013~69.18,X土堆积体Darcy-weisbach阻力系数总体介于0.011~46.68,均随着放水流量的增大坡面阻力系数变化区间增大。(4)红土、X土坡面侵蚀泥沙颗粒中粉粒都占主导地位,均大于50%,红土坡面中黏粒所占比例(30%~36%)大于P峦疗旅

本文编号：2717132