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坡面薄层水流流速研究

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准确测量坡面薄层水流流速是分析和计算水动力学参数的前提,也是建立土壤侵蚀模型的基础.设置5个坡度(5°,10°,15°,20°,25°)和4个放水流量(2,4,8,16 L/min),采用长12 m、宽0.1 m、高0.3 m的水槽对坡面薄层水流流速进行了测量.通过记录水流前锋(前沿)流过水槽的时间计算水流的前沿流速,并采用染色剂示踪法和电解质脉冲法测量水流的平均表层流速和平均流速,与前沿流速进行对比.结果表明:试验的前沿流速为0.237～1.290 m/s,且随着坡度和流量的增大呈增大趋势,流量对前沿流速的影响大于坡度的影响,前沿流速可以用坡度和流量的幂函数形式进行预测;将前沿流速与染色剂示踪法测得的平均表层流速和电解质脉冲法测得的平均流速进行对比,发现前沿流速与平均表层流速和平均流速均具有良好的一致性,但平均表层流速的数值远大于前沿流速,其相对误差为-15.018％～-27.825％,2种流速之间可以用系数0.758进行转换;前沿流速与平均流速的数值非常接近,且相对误差随着流量和坡度的增大逐渐减小,2种流速之间的转换系数为0.946.前沿流速与其他2种流速的经验系数主要受雷诺数的影响,所建立的等式可以较好地模拟2种经验系数.研究结果可为坡面薄层水流流速的研究提供参考.
Study on the Velocity of Shallow Water Flow on Slope

杨大明、高佩玲、刘小媛、相龙康、张晴雯

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山东理工大学农业工程与食品科学学院,山东 淄博 255000

山东理工大学资源与环境工程学院,山东 淄博 255000

土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所),南京 210008

中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京 100086

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薄层水流 前沿流速 染色剂示踪法 电解质脉冲法 流速 经验系数

国家自然科学基金山东省自然科学基金

41371285ZR2016EEM34

2019

水土保持学报
中国土壤学会　中国科学院水利部水土保持研究所

水土保持学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.226
ISSN：1009-2242
年,卷(期)：2019.33(4)
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