基于侵蚀能量的坡面径流挟沙力研究
发布时间：2021-11-07 02:42
坡面流水经过黄土高原区时,由于该区的土壤颗粒在水流侵蚀力作用下发生击溅破碎、剥蚀分离、输移沉积的一系列过程,因此最终形成了千沟万壑,支离破碎的特殊地形,同时也产生了土地退化,耕地毁坏等危害。为了对坡面泥沙输移过程实现精准的预测预报,本文通过室内定床加沙试验,对比研究了不同土壤质地与含沙量耦合作用下坡面流水动力学特性,基于无量纲水流强度参数的不同土壤挟沙力,以及在统一水流强度参数的基础上建立挟沙力计算模型,主要得出如下结论:(1)流态、流速、水深与阻力系数等表征含沙水流水动力学特性的参数不仅受含沙量的影响,同时也受能坡和流量的影响;除Q=0.058L/s的流量条件外,其余流量条件下含沙量与各水力学参数之间的关系均因能坡的变化出现分区现象;Q=0.226L/s时含沙量与各水力学参数之间的关系因土壤的不同区分明显,这主要归因于临界水力条件;坡面流阻力系数不仅取决于水流本身的强度,同时也与土壤属性密切相关,因此结合两方面因素拟合出了阻力系数公式。(2)在挟沙力与能坡和单宽流量三者的关系中,幂函数反应三者关系时效果最优,在能坡和单宽流量的增大趋势下,挟沙力也表现出了增长趋势,并且挟沙力随单宽流量...
【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】：86 页
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
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 国内外研究进展
1.2.1 坡面径流水动力学特性
1.2.1.1 流速、坡度、流量
1.2.1.2 流态
1.2.2 泥沙特性、沙源地及输移区环境特性
1.2.2.1 内在属性
1.2.2.2 外部因素
1.2.3 径流挟沙力与实际输沙率的动态平衡分析
1.2.4 坡面水流挟沙力的研究方法
1.2.5 地表径流挟沙能力的计算
1.3 存在的问题及不足
第二章 研究内容与方法
2.1 研究目标与研究内容
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 研究方法
2.3.2 试验设计方案
2.3.2.1 试验地点与试验土样
2.3.2.2 试验设备及装置
2.3.2.3 试验流量与坡度
2.3.2.4 含沙量在含沙水流水动力学特性试验中的设计依据
2.3.2.5 挟沙力试验中加沙量的率定及冲淤判断原则
2.3.2.6 试验观测
第三章 坡面含沙水流水动力学特性
3.1 数据计算
3.2 试验结果分析
3.2.1 含沙量、流量、能坡与雷诺数之间的关系
3.2.2 含沙量、流量、能坡与弗劳德数之间的关系
3.2.3 含沙量、流量、能坡与平均流速之间的关系
3.2.4 含沙量、流量、能坡与平均水深之间的关系
3.2.5 含沙量、流量、能坡与阻力系数的关系
3.2.6 阻力系数与雷诺数之间的响应关系
3.3 本章小结
第四章 基于无量纲水流强度参数的不同土壤挟沙力对比研究
4.1 数据计算
4.2 结果与分析
4.2.1 挟沙力与能坡和单宽流量之间的关系
4.2.2 挟沙力与平均流速之间的关系比较
4.2.3 挟沙力与剪切力之间的关系比较
4.2.4 挟沙力与功率类指标之间的关系比较
4.2.5 基于有效水流功率构建挟沙力模型
4.2.6 公式的验证
4.3 讨论
4.4 本章小结
第五章 基于统一水流强度参数的无量纲挟沙力计算模型
5.1 水流强度参数的一般形式及其无量纲化
5.2 挟沙力与水流强度参数之间的关系分析
5.2.1 挟沙力与平均流速之间的关系分析
5.2.2 挟沙力与剪切力之间的关系分析
5.2.3 挟沙力与水流功率之间的关系分析
5.2.4 挟沙力与单位水流功率之间的关系分析
5.2.5 挟沙力与有效水流功率之间的关系分析
5.3 水流强度参数的统一组合及其无量纲化形式
5.4 基于统一水流强度参数构建挟沙力模型
5.5 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
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土高原暴雨产沙路径及防控——基于无定河流域2017-07-26暴雨认识 [J]. 高海东,李占斌,李鹏,任宗萍,杨媛媛,王杰. 中国水土保持科学. 2018(04)
[2]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)
[3]对坡面径流挟沙力研究的几点认识 [J]. 张光辉. 水科学进展. 2018(02)
[4]坡面侵蚀产沙与水力学特征参数关系模拟 [J]. 张锐波,张丽萍,付兴涛. 水土保持学报. 2017(05)
[5]细沟形态演变对坡面水沙过程的影响 [J]. 张攀,唐洪武,姚文艺,孙维营. 水科学进展. 2016(04)
[6]基于水流功率的坡面流挟沙力模拟 [J]. 栾莉莉,张光辉,王莉莉,韩艳峰. 泥沙研究. 2016(02)
[7]黄土坡面细沟形态变化及其与流速之间的关系 [J]. 王龙生,蔡强国,蔡崇法,孙莉英. 农业工程学报. 2014(11)
[8]红壤丘陵区坡长对作物覆盖坡耕地土壤侵蚀的影响 [J]. 付兴涛,张丽萍. 农业工程学报. 2014(05)
[9]细沟形成对坡面产流产沙过程的影响 [J]. 和继军,宫辉力,李小娟,蔡强国. 水科学进展. 2014(01)
[10]Low公式计算坡面流挟沙力的改进 [J]. 李文杰,胡江,付旭辉. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2012(05)
博士论文
[1]陡坡地水蚀过程与泥沙搬运机制[D]. 王玲.中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心 2016
[2]典型黑土区坡面土壤侵蚀影响因素与动力学机理研究[D]. 李桂芳.中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心) 2016
[3]坡面侵蚀性降雨径流水动力学特性及其对输沙的影响[D]. 赵春红.西北农林科技大学 2014
[4]黄土坡面片蚀—细沟侵蚀—切沟侵蚀演变与侵蚀产沙过程研究[D]. 张新和.西北农林科技大学 2007
硕士论文
[1]黄土坡面土壤侵蚀—搬运过程试验研究[D]. 汪晓勇.西北农林科技大学 2008
[2]坡耕地土壤结皮的成因及其作用研究[D]. 范文波.西北农林科技大学 2001
本文编号：3481003
【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】：86 页
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
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 国内外研究进展
1.2.1 坡面径流水动力学特性
1.2.1.1 流速、坡度、流量
1.2.1.2 流态
1.2.2 泥沙特性、沙源地及输移区环境特性
1.2.2.1 内在属性
1.2.2.2 外部因素
1.2.3 径流挟沙力与实际输沙率的动态平衡分析
1.2.4 坡面水流挟沙力的研究方法
1.2.5 地表径流挟沙能力的计算
1.3 存在的问题及不足
第二章 研究内容与方法
2.1 研究目标与研究内容
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 研究方法
2.3.2 试验设计方案
2.3.2.1 试验地点与试验土样
2.3.2.2 试验设备及装置
2.3.2.3 试验流量与坡度
2.3.2.4 含沙量在含沙水流水动力学特性试验中的设计依据
2.3.2.5 挟沙力试验中加沙量的率定及冲淤判断原则
2.3.2.6 试验观测
第三章 坡面含沙水流水动力学特性
3.1 数据计算
3.2 试验结果分析
3.2.1 含沙量、流量、能坡与雷诺数之间的关系
3.2.2 含沙量、流量、能坡与弗劳德数之间的关系
3.2.3 含沙量、流量、能坡与平均流速之间的关系
3.2.4 含沙量、流量、能坡与平均水深之间的关系
3.2.5 含沙量、流量、能坡与阻力系数的关系
3.2.6 阻力系数与雷诺数之间的响应关系
3.3 本章小结
第四章 基于无量纲水流强度参数的不同土壤挟沙力对比研究
4.1 数据计算
4.2 结果与分析
4.2.1 挟沙力与能坡和单宽流量之间的关系
4.2.2 挟沙力与平均流速之间的关系比较
4.2.3 挟沙力与剪切力之间的关系比较
4.2.4 挟沙力与功率类指标之间的关系比较
4.2.5 基于有效水流功率构建挟沙力模型
4.2.6 公式的验证
4.3 讨论
4.4 本章小结
第五章 基于统一水流强度参数的无量纲挟沙力计算模型
5.1 水流强度参数的一般形式及其无量纲化
5.2 挟沙力与水流强度参数之间的关系分析
5.2.1 挟沙力与平均流速之间的关系分析
5.2.2 挟沙力与剪切力之间的关系分析
5.2.3 挟沙力与水流功率之间的关系分析
5.2.4 挟沙力与单位水流功率之间的关系分析
5.2.5 挟沙力与有效水流功率之间的关系分析
5.3 水流强度参数的统一组合及其无量纲化形式
5.4 基于统一水流强度参数构建挟沙力模型
5.5 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
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土高原暴雨产沙路径及防控——基于无定河流域2017-07-26暴雨认识 [J]. 高海东,李占斌,李鹏,任宗萍,杨媛媛,王杰. 中国水土保持科学. 2018(04)
[2]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)
[3]对坡面径流挟沙力研究的几点认识 [J]. 张光辉. 水科学进展. 2018(02)
[4]坡面侵蚀产沙与水力学特征参数关系模拟 [J]. 张锐波,张丽萍,付兴涛. 水土保持学报. 2017(05)
[5]细沟形态演变对坡面水沙过程的影响 [J]. 张攀,唐洪武,姚文艺,孙维营. 水科学进展. 2016(04)
[6]基于水流功率的坡面流挟沙力模拟 [J]. 栾莉莉,张光辉,王莉莉,韩艳峰. 泥沙研究. 2016(02)
[7]黄土坡面细沟形态变化及其与流速之间的关系 [J]. 王龙生,蔡强国,蔡崇法,孙莉英. 农业工程学报. 2014(11)
[8]红壤丘陵区坡长对作物覆盖坡耕地土壤侵蚀的影响 [J]. 付兴涛,张丽萍. 农业工程学报. 2014(05)
[9]细沟形成对坡面产流产沙过程的影响 [J]. 和继军,宫辉力,李小娟,蔡强国. 水科学进展. 2014(01)
[10]Low公式计算坡面流挟沙力的改进 [J]. 李文杰,胡江,付旭辉. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2012(05)
博士论文
[1]陡坡地水蚀过程与泥沙搬运机制[D]. 王玲.中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心 2016
[2]典型黑土区坡面土壤侵蚀影响因素与动力学机理研究[D]. 李桂芳.中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心) 2016
[3]坡面侵蚀性降雨径流水动力学特性及其对输沙的影响[D]. 赵春红.西北农林科技大学 2014
[4]黄土坡面片蚀—细沟侵蚀—切沟侵蚀演变与侵蚀产沙过程研究[D]. 张新和.西北农林科技大学 2007
硕士论文
[1]黄土坡面土壤侵蚀—搬运过程试验研究[D]. 汪晓勇.西北农林科技大学 2008
[2]坡耕地土壤结皮的成因及其作用研究[D]. 范文波.西北农林科技大学 2001
本文编号：3481003
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