地表粗糙度及植被盖度对坡面流曼宁阻力系数的影响

发布时间：2021-11-05 05:54

　　为探明地表颗粒和植被共同影响下的坡面流曼宁阻力系数变化规律,在5°缓坡定床条件下,以曼宁阻力系数表征坡面流阻力,利用等效水力半径计算等效曼宁阻力系数,等效水力半径考虑了水流与植被的接触面,分别研究了4个地表粗糙度（0.009,0.12,0.18,0.38 mm）和4个植被盖度（0,4.0%,6.6%,12.2%）在9个单宽流量（0.2×10-3～0.5×10-3m3/（m·s））冲刷下的坡面综合等效曼宁阻力系数、颗粒等效曼宁阻力系数及植被等效曼宁阻力系数的变化特征及相互之间的关系。结果表明:1)在坡面没有植被时,坡面综合等效曼宁阻力系数与流量呈负相关,当坡面有模拟植被时,两者间呈正相关。坡面综合等效曼宁阻力系数随着地表粗糙度和植被盖度的增加而增加;2)当地表粗糙度和模拟植被存在的坡面,线性叠加原理不适用于坡面综合阻力的计算,在水深较小时,会出现附加阻力。附加等效曼宁阻力系数与粗糙度和盖度呈正相关,而与水深负相关;3)通过多元回归分析得到坡面综合等效曼宁阻力系数的计算式,模拟效果较好（相关系数R=0.98）,并分析得到各阻力分项等效曼宁阻力系数的计算式。分别剔除各阻力分项后将相关系数比较... 

【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

综合等效曼宁阻力系数ne与单宽流量q关系

平均综合等效曼宁阻力系数ne与地表粗糙度ks关系

为计算附加等效曼宁阻力系数na值，首先需要计算出理论nev值，在上述的讨论中表明当坡面中不存在na值时，nev随着h的增加呈线性增加。将图4b,4c,4d中曲线的最后3个点线性拟合，R2>0.98，线性关系显著表明此时受植被阻力作用显著，而受附加阻力影响微弱，本文假定拟合的线性方程就是该条件下的nev理论计算式，随后根据h值能够计算得到较小水深下的nev理论值，将nev理论值与该水深下实际测量到的nev值相减即可得到na。如图5所示为该方法计算得到的附加阻力na随着h的变化关系，由图中可以看到，na在水深较小时其值较大，而随着水深的增加，na逐渐减小并趋于0。将图5中每条曲线平均，得到图6所示结果，ks对na影响显著，随着地表粗糙度越大，na越大；虽然当ks为0.009和0.18时，较小Cr时na值较大，但是Cr对na的总体趋势表现出Cr越大，na越大。图6 平均附加曼宁阻力系数na与地表粗糙度ks关系

【参考文献】：
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本文编号：3477212