植被组合形式对坡面流水动力学特性的影响研究

发布时间：2021-05-14 19:17

　　坡面流是黄土高原坡面侵蚀的源动力,其水动力学特性易受到地表特征以及降雨的影响。因此,深入研究不同植被条件下坡面流阻力特性,对于黄土高原坡面侵蚀研究具有重要意义。本研究通过模拟植被条件下的定床阻力冲刷试验,以流体力学以及传统明渠水力学为基础,对比分析模拟刚性植被和柔性植被条件下坡面流水动力学特性的异同之处;并在对比的基础上进一步研究草被与模拟灌木类植被组合作用下的坡面流水动力学特性,特别是阻力特性;建立组合植被覆盖下坡面流的阻力经验公式,为植被覆盖下坡面流阻力计算提供新思路,为明渠水流理论体系向细观尺度的延伸奠定了一定理论基础。（1）刚性植被和柔性植被作用下的水流水动力学特性存在一定差别。刚性植被条件下水流流速系数较大且柔性植被覆盖下的平均流速更易受水流流量影响;刚性植被覆盖下弗劳德数不超过1,即水流恒为缓流,而柔性植被条件下随着流量的增加,水流由缓变急;刚性植被覆盖条件下坡面流的阻力系数随着流量、雷诺数和水深的增大,先增后减,而柔性条件下阻力系数均与流量、水深和雷诺数呈负相关;另外,柔性植被覆盖下,阻力系数随淹没度的增加而减小,刚性植被下则呈单驼峰形式变化。（2）组合植被条件下的垂向流... 

【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究
        1.2.1 坡面流测量手段
        1.2.2 植被措施原理
        1.2.3 坡面流流速变化特征
        1.2.4 坡面流阻力系数
        1.2.5 坡面流的流型流态
第二章 研究内容与方法
    2.1 研究目标与内容
        2.1.1 研究目标
        2.1.2 研究内容
    2.2 技术路线
    2.3 研究方案
        2.3.1 试验设计方案
        2.3.2 试验装置
        2.3.3 试验参数计算
第三章 柔性和刚性植被覆盖下的坡面流水动力学特性研究
    3.1 试验分析
        3.1.1 不同植被覆盖下流量和坡度对平均流速的影响分析
        3.1.2 不同植被覆盖下流量和坡度对流速系数的影响分析
        3.1.3 不同植被覆盖下流量和坡度对平均水深的影响分析
        3.1.4 不同植被覆盖下流量和坡度对弗劳德数的影响分析
        3.1.5 不同植被覆盖下坡度和流量对雷诺数的影响分析
        3.1.6 不同植被覆盖下坡度和流量对阻力系数的影响分析
    3.2 本章小结
第四章 组合植被覆盖下坡面流水动力学特性研究
    4.1 灌木类植被覆盖度变化时组合植被覆盖下坡面流的水动力学特性
        4.1.1 灌木类植被覆盖度变化对组合植被流速系数的影响
        4.1.2 灌木类植被覆盖度变化对组合植被水深的影响
        4.1.3 灌木类植被覆盖度变化对组合植被流型流态变化的影响
        4.1.4 灌木类植被覆盖度变化对组合植被的阻流机制的影响
    4.2 流量和坡度对组合植被覆盖下坡面流相对水动力学特性研究
        4.2.1 水力参数计算
        4.2.2 组合植被覆盖下流量和坡度对相对流速的影响
        4.2.3 组合覆盖下流量和坡度对相对水深的影响
        4.2.4 组合覆盖下流量和坡度对相对弗劳德数的影响
        4.2.5 组合覆盖下流量和坡度对相对阻力系数的影响
    4.3 本章小结
第五章 植被组合形式对坡面流阻力特性的影响研究
    5.1 水力参数计算
    5.2 理论分析
    5.3 结果分析
        5.3.1 阻力机制
        5.3.2 模拟灌木对坡面流阻力变化的影响
        5.3.3 模拟草被条件下的阻力规律
        5.3.4 组合植被条件下的阻力规律
        5.3.5 组合植被的附加阻力
        5.3.6 组合植被的总阻力计算模型
        5.3.7 组合植被阻力叠加效应分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 研究结论
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]不同地表糙度下坡面流水动力学特性实验研究[J]. 汪孟尧,姚原,宗芯伊.  科技通报. 2019(04)
[2]铁杆蒿与白羊草枯落物覆盖量对黄土坡面流水动力特性的影响[J]. 李兆松,王兵,汪建芳,王忠禹.  农业工程学报. 2018(17)
[3]大粗糙单元对坡面流水动力学特性的影响[J]. 柳晓娜,樊登星,余新晓,郑鹏飞,王渝淞,朱栩辉,孙乐乐.  水土保持学报. 2018(04)
[4]1901—2014年黄土高原区域气候变化时空分布特征[J]. 任婧宇,彭守璋,曹扬,霍晓英,陈云明.  自然资源学报. 2018(04)
[5]雨强及坡度对黄土区草地坡面水流流速的影响[J]. 张琪琳,王占礼,张庆玮,王栋栋,刘俊娥.  人民黄河. 2018(04)
[6]降雨强度和单宽流量与地表粗糙度交互作用下坡面流阻力特征[J]. 杨坪坪,王云琦,张会兰,王玉杰.  农业工程学报. 2018(06)
[7]模拟植被地表覆盖率和粗糙度对坡面流水动力特性的影响[J]. 刘文剑,张会兰,王玉杰,王云琦,杨坪坪,王晨沣,赵兴龙.  水土保持学报. 2017(06)
[8]不同密度杨树人工林的林地涵养水源功能研究[J]. 柳晓娜,贾国栋,余新晓.  环境科学与技术. 2017(10)
[9]黄土高原草地植被对土壤侵蚀影响研究进展[J]. 张琪琳,王占礼,王栋栋,刘俊娥.  地球科学进展. 2017(10)
[10]降雨和坡面流共同作用下的坡面薄层流水动力学特性[J]. 蒋利斌,张会兰,杨坪坪,刘文剑.  北京林业大学学报. 2017(08)



本文编号：3186183