变流量冲刷条件下细沟形态发育特性及侵蚀产沙耦合机理研究
发布时间：2024-04-10 03:04
黄土高原地区严重的水土流失不仅使黄河成为世界上含沙量最大的河流,也使该地区形成了独特的地质形貌。细沟侵蚀作为坡面侵蚀的主要方式之一,侵蚀性降雨汇聚成的非恒定股流是其主要的动力源。因此,从水动力学特性和细沟土壤条件两个主要因素着手分析,揭示非恒定流下细沟形态特征和细沟侵蚀产沙特性在细沟发育过程中与各水力学参数的耦合关系,对深入研究细沟侵蚀机理有一定的借鉴意义。本文通过室内人工模拟放水冲刷试验,以安塞黄绵土为研究对象,研究4种流量组合类型(增加型、均匀型、凹陷型和峰值型)与5个坡度组合冲刷试验下黄土地区细沟流水动力学特性、细沟横纵断面形态演变特性以及径流侵蚀产沙机理。得出以下主要结论:(1)均匀型、峰值型和增加型的平均流速均随坡度的增加而增加,凹陷型的平均流速随着坡度的增加呈先增加后减小的趋势,且平均流速、流量和坡度三者满足幂函数关系。同一坡度下,增加型、凹陷型和峰值型各组次雷诺数基本上和流量组合类型保持一致的变化趋势,且流量越大,雷诺数Re上下波动越剧烈。佛汝德数Fr的范围为:1.243.49,细沟水流均属于急流,且佛汝德数均随坡度的增加而增加,峰值型的Fr增速最快...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 细沟侵蚀发生及演化过程研究
1.2.2 细沟流水动力学特性研究
1.2.3 细沟侵蚀断面形态研究
1.2.4 细沟水流侵蚀产沙研究
1.3 存在问题
第二章 研究内容与方法
2.1 研究目标与内容
2.1.1 研究目标
2.1.2 研究内容
2.2 技术路线
2.3 试验设计方案
2.3.1 研究区概况
2.3.2 试验设计
第三章 变流量组合条件下细沟流水动力学特性
3.1 细沟水流水力要素
3.2 试验结果分析
3.2.1 各流量组合类型下细沟平均流速与坡度的关系
3.2.2 各流量组合类型下平均水深与观测断面的关系
3.2.3 各流量组合类型下过水断面宽度与平均流速的关系
3.2.4 各流量组合类型下雷诺数与冲刷历时的关系
3.2.5 各流量组合类型下佛汝德数与坡度的关系
3.2.6 阻力系数
3.3 本章小结
第四章 变流量组合条件下细沟断面形态研究
4.1 各流量组合类型下细沟横断面形态指标研究
4.1.1 各流量组合类型下细沟横面形态指标随冲刷历时变化
4.1.2 各流量组合类型下细沟横断面形态随坡度变化
4.1.3 各流量组合类型下细沟横断面形态随坡长变化
4.2 各流量组合类型下细沟纵断面形态指标研究
4.2.1 跌坑发育系数SP和消能率与坡度的关系
4.2.2 消能率与SP的响应关系
4.2.3 曼宁糙率系数n与跌坑发育系数SP的响应关系
4.2.4 曼宁糙率系数n与 L/H的响应关系
4.3 讨论
4.4 本章小结
第五章 变流量组合条件下细沟侵蚀产沙机理研究
5.1 径流侵蚀产沙与径流强度的关系
5.1.1 各流量组合类型下的径流强度及产沙特征
5.1.2 各流量组合类型径流强度随冲刷历时的动态变化
5.1.3 各流量组合类型下土壤剥蚀率与消能率的关系
5.1.4 各流量组合类型下土壤侵蚀率与径流强度的关系
5.1.5 各流量组合类型在不同阶段的侵蚀产沙特征
5.2 各流量组合类型条件下的土壤剥蚀率与水动力学参数的定量分析
5.3 恒定流与变流量组合条件下的水力学参数对比
5.3.1 无量纲土壤剥蚀率与无量纲水流流速的关系
5.3.2 无量纲土壤剥蚀率与无量纲径流剪切力的关系
5.3.3 无量纲土壤剥蚀率与无量纲水流功率的关系
5.4 各流量组合类型下土壤剥蚀率与断面形态的关系
5.4.1 各流量组合类型下土壤剥蚀率与跌坑发育系数SP的关系
5.4.2 各流量组合类型下土壤剥蚀率与L/H的关系
5.5 讨论
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究结论
6.1.1 变流量组合条件下细沟流水动力学特性
6.1.2 变流量组合条件下细沟断面形态研究
6.1.3 变流量组合条件下细沟侵蚀产沙机理研究
6.2 研究展望
参考文献
致谢
个人简历
本文编号：3950041
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 细沟侵蚀发生及演化过程研究
1.2.2 细沟流水动力学特性研究
1.2.3 细沟侵蚀断面形态研究
1.2.4 细沟水流侵蚀产沙研究
1.3 存在问题
第二章 研究内容与方法
2.1 研究目标与内容
2.1.1 研究目标
2.1.2 研究内容
2.2 技术路线
2.3 试验设计方案
2.3.1 研究区概况
2.3.2 试验设计
第三章 变流量组合条件下细沟流水动力学特性
3.1 细沟水流水力要素
3.2 试验结果分析
3.2.1 各流量组合类型下细沟平均流速与坡度的关系
3.2.2 各流量组合类型下平均水深与观测断面的关系
3.2.3 各流量组合类型下过水断面宽度与平均流速的关系
3.2.4 各流量组合类型下雷诺数与冲刷历时的关系
3.2.5 各流量组合类型下佛汝德数与坡度的关系
3.2.6 阻力系数
3.3 本章小结
第四章 变流量组合条件下细沟断面形态研究
4.1 各流量组合类型下细沟横断面形态指标研究
4.1.1 各流量组合类型下细沟横面形态指标随冲刷历时变化
4.1.2 各流量组合类型下细沟横断面形态随坡度变化
4.1.3 各流量组合类型下细沟横断面形态随坡长变化
4.2 各流量组合类型下细沟纵断面形态指标研究
4.2.1 跌坑发育系数SP和消能率与坡度的关系
4.2.2 消能率与SP的响应关系
4.2.3 曼宁糙率系数n与跌坑发育系数SP的响应关系
4.2.4 曼宁糙率系数n与 L/H的响应关系
4.3 讨论
4.4 本章小结
第五章 变流量组合条件下细沟侵蚀产沙机理研究
5.1 径流侵蚀产沙与径流强度的关系
5.1.1 各流量组合类型下的径流强度及产沙特征
5.1.2 各流量组合类型径流强度随冲刷历时的动态变化
5.1.3 各流量组合类型下土壤剥蚀率与消能率的关系
5.1.4 各流量组合类型下土壤侵蚀率与径流强度的关系
5.1.5 各流量组合类型在不同阶段的侵蚀产沙特征
5.2 各流量组合类型条件下的土壤剥蚀率与水动力学参数的定量分析
5.3 恒定流与变流量组合条件下的水力学参数对比
5.3.1 无量纲土壤剥蚀率与无量纲水流流速的关系
5.3.2 无量纲土壤剥蚀率与无量纲径流剪切力的关系
5.3.3 无量纲土壤剥蚀率与无量纲水流功率的关系
5.4 各流量组合类型下土壤剥蚀率与断面形态的关系
5.4.1 各流量组合类型下土壤剥蚀率与跌坑发育系数SP的关系
5.4.2 各流量组合类型下土壤剥蚀率与L/H的关系
5.5 讨论
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究结论
6.1.1 变流量组合条件下细沟流水动力学特性
6.1.2 变流量组合条件下细沟断面形态研究
6.1.3 变流量组合条件下细沟侵蚀产沙机理研究
6.2 研究展望
参考文献
致谢
个人简历
本文编号：3950041
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3950041.html