崩岗崩积体坡面细沟水流输沙能力试验研究

发布时间：2019-06-09 15:44

【摘要】：细沟水流输沙能力的正确估算是土壤侵蚀模拟的关键,但砾石含量对细沟水流输沙能力的影响尚未清楚。本研究以崩岗土石混合崩积物为研究对象,采用沟头加沙冲刷试验,采用三因素试验设计,对四个不同坡度(17.63%,36.40%,57.74%,83.91%)、五个不同流量(0.00028,0.00056,0.00111,0.00222,0.00444 m2/s)和六个不同砾石质量含量(O%,10%,20%,30%,40%,50%)的进行试验,分析不同水力条件下崩积体坡面细沟水流的输沙能力,探究砾石含量对崩积体坡面细沟水流输沙能力的影响机理,建立崩积体坡面细沟水流输沙能力的水动力学模型。研究主要结论如下:(1)不同坡度条件下,随流量的增大,细沟水流输沙能力呈幂函数关系增大。不同流量条件下,随坡度的增大,较小流量(0.00028～0.00056 m2/s)下的细沟水流输沙能力呈指数函数关系增大,较大流量(0.00111～0.00444 m2/s)下的细沟水流输沙能力呈对数函数关系增大。不同坡度条件下,大部分细沟水流输沙能力随砾石含量增加呈指数函数关系增大,其中,在流量为0.00028 m2/s时,随砾石含量的增加,坡度为17.63%下的细沟水流输沙能力增加呈二项式函数关系变化,坡度为36.40%的细沟水流输沙能力增呈二项式函数关系先增大后减小。不同流量条件下,随砾石含量的增加,较小流量(0.00028～0.00056 m2/s)的细沟水流输沙能力呈二项式函数关系变化,且变化差异不大,较大流量(0.00111～0.00444 m2/s)的细沟水流输沙能力呈指数函数关系增大。在本试验条件下,三个因子对细沟水流输沙能力的贡献大小顺序为:流量因子坡度因子砾石含量(中值粒径)因子,选用细沟水流输沙能力(Tc)对坡度(S)、流量(q)、中值粒径(d50)的响应的方程更好,即Tc=3523.98S0.269q0.998d500.117。(2)不同流量或坡度下,随砾石含量的增加,径流水深、雷诺数Re、阻力系数f、水流剪切力、水流功率呈增大趋势,流速、弗罗德数Fr、单位水流功率呈减小趋势。流速、水深、雷诺数Re、弗罗德数Fr与流量、坡度、砾石含量或中值粒径因子可用线性函数关系或幂函数关系描述,阻力系数f、水流剪切力、水流功率、单位水流功率采用幂函数关系描述比线性关系好。流量因子对流速、水深、雷诺数Re、水流剪切力、水流功率和单位水流功率影响最大,坡度因子其次,砾石含量或中值粒径因子最小;坡度因子对弗罗德数Fr影响最大,流量因子其次,砾石含量或中值粒径因子最小;流量因子对阻力系数f影响最大,砾石含量或中值粒径因子其次,坡度因子最小。(3)不同砾石含量下,随流速的增大,细沟水流输沙能力呈幂函数函数增大;细沟水流输沙能力与水流剪切力、水流功率和单位水流功率呈线性关系增大。水流剪切力是描述试验条件下细沟水流输沙过程最好的水动力学参数,可用水流剪切力(τ)建立崩积体坡面细沟水流输沙能力(Tc)的水动力学模型:Tc=0.118(τ-3.92)。
[Abstract]:The correct estimation of sediment transport capacity of rill flow is the key to soil erosion simulation, but the influence of gravel content on sediment transport capacity of rill flow is not clear. In this study, four different slopes (17.63%, 36.40%, 57.74%, 83.91%) were studied by using trench head Gaza scour test and three-factor experimental design. Five different flows (0.00028, 0.00056, 0.00111, 0.00222, 0.00444 m2 鈮，

本文编号：2495670