黄土坡面细沟含沙水流对土壤分离过程的动力学试验研究
发布时间：2022-01-14 12:12
黄土高原严重的土壤侵蚀使得土壤质量退化、土地生产力急剧下降,已成为我国首要环境问题之一。细沟对黄土高原坡面侵蚀产沙的贡献最大,成为国内外研究坡面土壤侵蚀的主要对象。细沟水流分离是细沟侵蚀的前提,控制着细沟侵蚀的强弱。而细沟分离能力和分离率的大小受坡度、流量和水动力参数的影响,研究黄土坡面细沟分离能力和分离率与水动力学之间的耦合关系,可进一步解释坡面细沟侵蚀过程并阐明侵蚀机理,为以后研究者提供相应的理论支撑,为控制黄土坡面细沟侵蚀和治理坡面水土流失提供一定指导。本文通过分析前人研究和实地观测资料,在室内采用细沟水槽试验方法对黄土坡面细沟含沙水流分离率进行模拟试验,研究了坡面细沟含沙水流水力学特性,坡面细沟含沙水流分离率的变化特征和分离率与水动力学参数的耦合关系,并建立了细沟含沙水流分离率因子和动力学模型,为坡面细沟侵蚀过程模型的建立提供科学支撑,取得了一下成果:1、在不同含沙量条件下,流速、水深、阻力、雷诺数、切应力和断面单位能量均随流量增大而增大,弗劳德数在较小流量阶段增加较快,在较大流量阶段呈现波动趋势;在不同流量条件下,流速、雷诺数、弗劳德数和断面单位能量随含沙量增大而减小,水深、...
【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－１流速随流量的变化??Ｆｉｇ．３－１?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ｗｉｔｈ?ｆｌｏｗ??
在同一坡度下进行试验，在不同流量和含沙量组合下，用测针进行水深测量。??３．２．１水深随流量的变化??在不同含沙量条件下，水深随流量的增大而增加（图３－２）。随着细沟含沙水??流流量增大，使得单位宽度内水流的水深增加。四种不同的含沙量条件下，细??沟径流水深在流量较大阶段（０．００００６７ｍ２／ｓ到０．０００１０ｍ２／ｓ）增加速率大于较小流??量阶段（〇．〇〇〇０３３ｍ２／ｓ到０．００００６７ｍ２／ｓ）的增加速率，表明流量对水深的影响随流??量增大而增大。??３．２．２水深随含沙量的变化??在不同流量条件下，细沟含沙水流水深随含沙量的增加而增加，沙量为０??ｋｇ／ｍ３时水深最小，含沙量为２００?ｋｇ／ｍ３细沟水深最大（图３－２）。在０．０００１?ｍ２／ｓ??流量下，水深的变化随含沙量较其余两个流量大，含沙量为含５０?ｋｇ／ｍ３的水深??较０?ｋｇ／ｍ３的水深在不同流量下分别增大了?５．８３％、６．７６％、３．０８％，含沙量为??１００?ｋｇ／ｍ３的水深较０?ｋｇ／ｍ３在不同流量下分别增大了?９．９９°／。、９．６７％、９．４２％，??含沙量为２００?ｋｇ／ｍ３的水深较０?ｋｇ／ｍ３在不同流量下分别增大了?１４．４９％、１８．８５％、??１５．１８％。随着水流含沙量的增大
在不同的流量下均有，２００?ｋｇ／ｍ３阻力系数均最大，Ｏｋｇ／ｍ３的阻力系数最小。??３．３．２阻力随含沙量的变化??在不同的流量下，阻力系数随含沙量的增大，阻力系数逐渐增大（图３－３）。??在不同含沙量下，流量〇．〇〇〇ｌ〇ｍ２／ｓ阻力系数的增加速率较其余两个流量快。含??沙量５０?ｋｇ／ｍ３的阻力系数在不同流量下较清水（０?ｋｇ／ｍ３）分别增加了?５．６４％、??６．５％和２．３０％，含沙量１００?ｋｇ／ｍ３阻力系数在不同流量下较清水（Ｏｋｇ／ｍ３）分别??增加了?３．８２％、２．６３％和５．８％，含沙量２００?ｋｇ／ｍ３阻力系数在不同流量下较清水??（Ｏｋｇ／ｍ３）分别增加了?３．９６％、７．８１％和５．０７％。在不同含沙量条件下的阻力系??数较清水（０?ｋｇ／ｍ３）平均增加了?４．９１％。这是因为含沙水流因携带细颗粒泥沙，??增大细沟含沙水流的粘滞系数，水流粘滞性增加，增大了水流阻力，消耗更多??水流能量，降低了含沙水流的分离率。??０．０６??０．０５?－??Ｓ?０?０３??５?＾?—?含沙量／（ｋｇ／ｍ３）??０．０２?－??－Ｂ－５０??０．０１?■?－Ａ－１００??－ｅ－２００??〇?Ｊ?，?－ｎ?．??０．００００３３?０．００００６７?０．０００１００??流量／（ｍ２／ｓ）??图３－３阻力系数随流量的变化??Ｆｉｇ．?３－３?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ?ｗｉｔｈ?ｆｌｏｗ??３．３．３流量及含沙量对阻力的影响??在一定的坡度和下垫面条件下研宄流量和含沙量对细沟含沙水流阻力系数??的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]花岗岩崩岗区不同层次土壤分离速率定量研究[J]. 王秋霞,丁树文,夏栋,邓羽松,叶馨阳,刘丹露,徐加盼. 水土保持学报. 2016(03)
[2]黄土坡面细沟侵蚀发育过程与模拟[J]. 吴淑芳,刘政鸿,霍云云,孟庆香. 土壤学报. 2015(01)
[3]工程堆积体陡坡坡面土壤侵蚀水动力学过程[J]. 张乐涛,高照良,田红卫. 农业工程学报. 2013(24)
[4]基于三维激光扫描仪技术的坡面径流小区土壤侵蚀运用研究[J]. 王一峰,牛俊,张长伟. 中国农业信息. 2013(23)
[5]西南地区黄壤坡面径流冲刷过程研究[J]. 郭继成,张科利,董建志,代加兵,刘宏远. 土壤学报. 2013(06)
[6]含沙量对坡面流水动力学特性的影响研究[J]. 赵春红,高建恩,王飞,张通,张梦杰. 农业机械学报. 2013(09)
[7]我国水土保持情况普查及成果运用[J]. 刘震. 中国水土保持科学. 2013(02)
[8]坡面水流分离崩岗崩积体土壤的动力学特征[J]. 蒋芳市,黄炎和,林金石,林浠,赵淦,张燕,谢小芳,扶恒. 水土保持学报. 2013(01)
[9]土壤侵蚀过程中坡面流水力学特性及侵蚀动力研究评述[J]. 张永东,吴淑芳,冯浩,原立峰. 土壤. 2013(01)
[10]利用三维激光扫描技术动态监测沟蚀发育过程的方法研究[J]. 张姣,郑粉莉,温磊磊,俞方圆,安娟,李桂芳. 水土保持通报. 2011(06)
硕士论文
[1]陡坡薄层水流侵蚀动力过程试验研究[D]. 鲁克新.西安理工大学 2001
本文编号：3588488
【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－１流速随流量的变化??Ｆｉｇ．３－１?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ｗｉｔｈ?ｆｌｏｗ??
在同一坡度下进行试验，在不同流量和含沙量组合下，用测针进行水深测量。??３．２．１水深随流量的变化??在不同含沙量条件下，水深随流量的增大而增加（图３－２）。随着细沟含沙水??流流量增大，使得单位宽度内水流的水深增加。四种不同的含沙量条件下，细??沟径流水深在流量较大阶段（０．００００６７ｍ２／ｓ到０．０００１０ｍ２／ｓ）增加速率大于较小流??量阶段（〇．〇〇〇０３３ｍ２／ｓ到０．００００６７ｍ２／ｓ）的增加速率，表明流量对水深的影响随流??量增大而增大。??３．２．２水深随含沙量的变化??在不同流量条件下，细沟含沙水流水深随含沙量的增加而增加，沙量为０??ｋｇ／ｍ３时水深最小，含沙量为２００?ｋｇ／ｍ３细沟水深最大（图３－２）。在０．０００１?ｍ２／ｓ??流量下，水深的变化随含沙量较其余两个流量大，含沙量为含５０?ｋｇ／ｍ３的水深??较０?ｋｇ／ｍ３的水深在不同流量下分别增大了?５．８３％、６．７６％、３．０８％，含沙量为??１００?ｋｇ／ｍ３的水深较０?ｋｇ／ｍ３在不同流量下分别增大了?９．９９°／。、９．６７％、９．４２％，??含沙量为２００?ｋｇ／ｍ３的水深较０?ｋｇ／ｍ３在不同流量下分别增大了?１４．４９％、１８．８５％、??１５．１８％。随着水流含沙量的增大
在不同的流量下均有，２００?ｋｇ／ｍ３阻力系数均最大，Ｏｋｇ／ｍ３的阻力系数最小。??３．３．２阻力随含沙量的变化??在不同的流量下，阻力系数随含沙量的增大，阻力系数逐渐增大（图３－３）。??在不同含沙量下，流量〇．〇〇〇ｌ〇ｍ２／ｓ阻力系数的增加速率较其余两个流量快。含??沙量５０?ｋｇ／ｍ３的阻力系数在不同流量下较清水（０?ｋｇ／ｍ３）分别增加了?５．６４％、??６．５％和２．３０％，含沙量１００?ｋｇ／ｍ３阻力系数在不同流量下较清水（Ｏｋｇ／ｍ３）分别??增加了?３．８２％、２．６３％和５．８％，含沙量２００?ｋｇ／ｍ３阻力系数在不同流量下较清水??（Ｏｋｇ／ｍ３）分别增加了?３．９６％、７．８１％和５．０７％。在不同含沙量条件下的阻力系??数较清水（０?ｋｇ／ｍ３）平均增加了?４．９１％。这是因为含沙水流因携带细颗粒泥沙，??增大细沟含沙水流的粘滞系数，水流粘滞性增加，增大了水流阻力，消耗更多??水流能量，降低了含沙水流的分离率。??０．０６??０．０５?－??Ｓ?０?０３??５?＾?—?含沙量／（ｋｇ／ｍ３）??０．０２?－??－Ｂ－５０??０．０１?■?－Ａ－１００??－ｅ－２００??〇?Ｊ?，?－ｎ?．??０．００００３３?０．００００６７?０．０００１００??流量／（ｍ２／ｓ）??图３－３阻力系数随流量的变化??Ｆｉｇ．?３－３?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ?ｗｉｔｈ?ｆｌｏｗ??３．３．３流量及含沙量对阻力的影响??在一定的坡度和下垫面条件下研宄流量和含沙量对细沟含沙水流阻力系数??的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]花岗岩崩岗区不同层次土壤分离速率定量研究[J]. 王秋霞,丁树文,夏栋,邓羽松,叶馨阳,刘丹露,徐加盼. 水土保持学报. 2016(03)
[2]黄土坡面细沟侵蚀发育过程与模拟[J]. 吴淑芳,刘政鸿,霍云云,孟庆香. 土壤学报. 2015(01)
[3]工程堆积体陡坡坡面土壤侵蚀水动力学过程[J]. 张乐涛,高照良,田红卫. 农业工程学报. 2013(24)
[4]基于三维激光扫描仪技术的坡面径流小区土壤侵蚀运用研究[J]. 王一峰,牛俊,张长伟. 中国农业信息. 2013(23)
[5]西南地区黄壤坡面径流冲刷过程研究[J]. 郭继成,张科利,董建志,代加兵,刘宏远. 土壤学报. 2013(06)
[6]含沙量对坡面流水动力学特性的影响研究[J]. 赵春红,高建恩,王飞,张通,张梦杰. 农业机械学报. 2013(09)
[7]我国水土保持情况普查及成果运用[J]. 刘震. 中国水土保持科学. 2013(02)
[8]坡面水流分离崩岗崩积体土壤的动力学特征[J]. 蒋芳市,黄炎和,林金石,林浠,赵淦,张燕,谢小芳,扶恒. 水土保持学报. 2013(01)
[9]土壤侵蚀过程中坡面流水力学特性及侵蚀动力研究评述[J]. 张永东,吴淑芳,冯浩,原立峰. 土壤. 2013(01)
[10]利用三维激光扫描技术动态监测沟蚀发育过程的方法研究[J]. 张姣,郑粉莉,温磊磊,俞方圆,安娟,李桂芳. 水土保持通报. 2011(06)
硕士论文
[1]陡坡薄层水流侵蚀动力过程试验研究[D]. 鲁克新.西安理工大学 2001
本文编号：3588488
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