黄土丘陵沟壑区坡面水流输沙能力计算模型研究

论文摘要

黄土高原位于我国西北地区,地处黄河中游,土质疏松,植被稀少,生态脆弱,这也就导致该地区土壤侵蚀严重,风沙危害频发。黄土高原的水土流失是黄河泥沙的主要来源,土壤侵蚀的研究成为重要问题之一。土壤水蚀是土壤侵蚀最主要的方式,含沙水流水动力学特性和泥沙输移机理是研究坡面流土壤侵蚀的两个重要内容,因此系统研究水动力学特性及坡面水流输沙能力计算方法对深入探讨土壤水蚀机理具有重要价值。本文通过室内水槽加沙试验,在坡度和流量完全组合条件下,研究了坡面径流水动力学特性、泥沙输移机理并推导出坡面水流输沙能力计算模型。主要得出结论如下:（1）在坡面流中,雷诺数变化范围是296.61249.4,即含沙水流处于层流区和过渡流区,说明含沙水流在一定程度上可以“治紊”,将紊流转变为层流或过渡流区。弗劳德数变化范围在2.0322.874之间,含沙量对弗劳德数影响较大,即含沙水流处于急流状态。阻力系数与含沙量的关系相对复杂,初期随含沙量的增大,阻力系数相应减小;后期含沙量增大会导致阻力系数逐渐增大。含沙水流的平均流速与流量和含沙量均存在一定关系,且流量对平均流速的影响相比于含沙量的影响更为显著。（2）试验土样为沙黄土和黄绵土时,输沙能力随坡度、单宽流量的增长呈现幂函数递增趋势,单宽流量较坡度而言对输沙能力的影响更为显著。含沙水流平均流速主要受到坡度和单宽流量的影响,且与坡度、单宽流量呈幂函数关系,平均流速与输沙能力间的关系会受到中值粒径影响。剪切力通过幂函数关系式对坡面水流输沙能力的预测受到土壤类型影响。在功率类指标中,水流功率、有效水流功率受到中值粒径影响不明显,而单位水流功率与输沙能力的关系受到中值粒径的影响,幂函数指数存在差异。在考虑临界水流功率W0后,两种粒径下水流功率与输沙能力关系相一致,但有效水流功率仍是今后研究的范围。（3）根据粘性土试验并结合多种无粘性沙的研究结果可以看出,各水流强度指标与输沙能力关系中,有效水流功率相关性最强。选取无量纲有效水流功率的水流强度指标和体积含沙量作为输沙能力影响因子,采用幂函数结构形式,进行率定得出坡面水流输沙能力计算公式,该公式对于不同粒径土壤输沙能力的预测较为精准。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 高晨烨

导师: 张宽地

关键词: 坡面流,水动力学特性,输沙机理,预测模型

来源: 西北农林科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,农业科技

专业: 地球物理学,水利水电工程,农业基础科学,农艺学

单位: 西北农林科技大学

基金: 两项国家自然科学基金(编号:41877076,51579214),中央高校基本科研业务费(编号:2452017321)

分类号: TV142;S157.1

总页数: 76

文件大小: 3743K

下载量: 106

相关论文文献

• [1].坡度和流量对崩积体坡面细沟水流输沙能力的影响[J]. 水土保持学报 2018(03)
• [2].基于无量纲水流强度指标的坡面流输沙能力计算方法[J]. 农业工程学报 2018(17)
• [3].不同坡度坡面径流输沙能力对集中流流量变化的响应[J]. 水土保持学报 2018(01)
• [4].极细沙含量对输沙能力影响的试验研究[J]. 中国港湾建设 2019(10)
• [5].柳河流域输沙能力探讨[J]. 水科学与工程技术 2014(06)
• [6].闹德海水库库区输沙能力探析[J]. 东北水利水电 2012(04)
• [7].肥料类型及浓度对水肥一体化浑水滴灌滴头输沙能力的影响[J]. 农业工程学报 2018(01)
• [8].基于GRNN的坡面径流输沙能力模型的试验研究[J]. 中国水土保持科学 2012(01)
• [9].含有极细沙情况下沉速对输沙能力的影响[J]. 科技创新导报 2018(27)
• [10].渭河下游河道非均匀沙输沙能力及输沙特性研究[J]. 泥沙研究 2008(01)
• [11].中美学者联合在国际顶级期刊撰文揭示黄河下游高效输沙内在机理[J]. 人民黄河 2017(06)
• [12].流体自控振荡的机理及其对水环境维护的有益功能[J]. 环境科学学报 2017(12)
• [13].1950-2015年黄河下游河道排洪输沙时空演变[J]. 水土保持研究 2019(04)
• [14].分流对引黄灌区渠道淤积的影响研究[J]. 人民黄河 2017(01)
• [15].黄河口海洋动力输沙能力与流路安排研究[J]. 人民黄河 2012(12)
• [16].黄河下游输沙平衡关系及应用[J]. 水力发电学报 2015(07)
• [17].稀土专利摘编[J]. 稀土信息 2015(08)
• [18].对黄河下游治沙减淤工程措施的实施及其重要性的认识[J]. 科技与企业 2013(09)
• [19].黄河下游高含沙水流基本特性与输沙能力[J]. 水利水电技术 2015(06)
• [20].紫色土细沟侵蚀输沙能力研究[J]. 西南大学学报(自然科学版) 2016(12)
• [21].变化背景下黄河防洪减淤及流域发展对高效输沙需求的研究[J]. 水利发展研究 2016(09)
• [22].坡面流输沙能力与土壤可蚀性参数对细沟土壤侵蚀过程影响的有限元计算模型研究[J]. 土壤学报 2009(02)
• [23].多沙河流输水输沙能力计算方法研究[J]. 人民黄河 2009(12)
• [24].黄河下游不同峰型洪水对泥沙输移的影响[J]. 水利学报 2008(01)
• [25].黄土丘陵沟壑区多尺度地貌单元输沙能力及水沙关系[J]. 农业工程学报 2015(24)
• [26].黄土坡面细沟水流输沙能力变化特征[J]. 水土保持学报 2012(04)
• [27].引黄灌区水沙资源配置技术的研究[J]. 水利学报 2012(12)
• [28].黄河上游孔兑高含沙洪水特点与冲淤特性[J]. 泥沙研究 2013(01)
• [29].黄河下游河道整治与平衡输沙[J]. 人民黄河 2011(03)
• [30].黄河下游游荡性河道双岸整治面临的问题[J]. 水利水电科技进展 2016(05)

标签：坡面流论文;  水动力学特性论文;  输沙机理论文;  预测模型论文;