急陡黄土坡面薄层水流水力学参数变化特征

摘要：

为探明降雨条件下黄土急陡坡坡面薄层水流水力学特性,采用室内模拟降雨的方法,研究了6个坡度(25°、30°、35°、40°、45°和50°)和3个雨强(1.0 mm min-1、1.5 mm min-1和2.0 mm min-1)组合条件下坡面薄层水流水力学参数的变化规律.结果表明:(1)坡度相同时,流速随雨强的增加而增大;雨强相同时,坡度对薄层水流流速的影响存在临界效应(40°～45°),小于临界坡度,流速随坡度的增加而增大,大于临界坡度,流速随坡度增加而减小.(2)各坡度条件下,坡面薄层水流的平均径流水深随降雨强度增加呈平稳增长趋势;相同雨强时,径流深随坡度的增大有减小趋势.(3)黄土急陡坡坡面雷诺数(Re)整体较小(远小于580),试验条件下坡面薄层径流属于层流且水流处于层流中的失稳区;弗劳德数(Fr)大于0.8,薄层水流属于急流.(4)阻力系数(f)随着降雨强度增加而增大,随着坡度的增加而减小.(5)方差分析结果显示,雨强、坡度及二者交互作用对急陡坡坡面薄层水流水力学参数均有显著影响(p<0.01),但流速、弗劳德数和阻力系数的变化主要受坡度控制,而径流深和雷诺数的变化主要受雨强控制.

关键词：模拟降雨、急陡坡、薄层水流、水力学参数

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分类号：S157.1(土壤学)

资助基金：国家自然科学基金项目41571130082、41330858、41371283;国家重点研发计划项目2016YFC0402406资助Supported by the National Natural Science Foundation of China. 41571130082, 41330858 and 41371283;the National Key Research and Development Program of China2016YFC0402406

在线出版日期：2018-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：641-649