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| 定床坡面流室内试验与流场数值模拟 近些年，有人进行了长期的总结分析了前人的大量研究，最终将坡面径流定义为由降雨为主导，重力为辅助动力，流过不同坡面产生不同运动状态的浅层水流。在我们日常生活中，水力侵蚀是土壤侵蚀中最广泛的（除风力侵蚀以外），坡面薄层水流被作为坡面地表水流的开端，当土壤的入渗达到饱和与地表填洼总量小于总降雨量时，坡面上就会有积水出现，并且在重力的作用下，顺着坡度较缓的坡面方向向下流动，最初的坡面径流就因此产生。近数十年来，国内外众多学者在该领域不断的进行探索性的科研，并通过大量的试验总结出无数有价值的研究成果。在早期坡面径流的研究，大多都是在野外观测、经验分析的基础上对其进行定量分析和描述。随着其相关行业快速发展的需要和土壤侵蚀的预报模型的需求，人们对坡面薄层水流的水动力学特性进行探究，由经验性分析逐渐转变为利用数值分析和人工模型试验等方法相结合来对其进行机理性研究。但是受土壤质地、雨滴击溅和水分条件等因素影响，导致其（坡面水流）自然坡面条件下的特性与规律改变为相对比较复杂，且因试验的地表糙度、测量手段等的不同，导致现有的试验成果不一致，甚至不同的研究者之间都会得出不同的结论。因此，为了对坡面侵蚀机理更加深入的探究，研究坡面流水动力学特性是前提条件，并有待加强。 首先摸清坡面地表粗糙度和坡面流水力特性二者之间的关系是探究坡面流侵蚀规律的一个重要方面，同时降雨也是一个重要的方面。深入探究坡面流水动力学参数在不同垫面（不同糙度）条件下的响应规律对于研究地表粗糙度的水力特性的影响是必不可少的，这对于如何采取有效的地表措施，用来防治土壤侵蚀、改变黄土高原地区水土流失问题具有重要意义。 本课题主要研究的是坡面流在普通条件和降雨条件下进行坡面薄层水流的水力学特征及其规律的探讨。主要研究内容基本可分为以下几个部分： （1）不同流量、不同坡度及不同床面粗糙度在放水和降雨条件下坡面薄层流各水力学特性参数的变化规律及在数值模拟基础上选择模型试验各测量参数的标准。 （2）在数值模拟的基础上放水和降雨条件下进行室内定床试验并测得各水力学参数(流速、雷诺数、傅汝德数和阻力系数)随床面糙率、流量和坡度的变化规律，并对结果和数值模拟结果进行深入分析和验证。 （3）基于定床坡面薄层水流力学特性参数变化试验结果验证数值模拟结果，确定临界雷诺数。 （4）基于室内模拟降雨、定床坡面流试验，测定不同雨滴（粒径、雨强）对坡面流波动特性的影响。 |
