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为了揭示黄绵土细沟水流水动力学特性和含沙量的变化规律,进行了室内土槽试验,采用5个坡度水平(5°,10°,15°,20°,25°),4个放水流量(2 L·min-1,4 L·min-1,8 L·min-1,16 L·min-1),3个土壤容重(1.2 g·cm-3、1.35 g·cm-3、1.5 g·cm-3),对不同放水流量、坡度、土壤容重进行组合,研究了坡面水流的水动力学变化规律,水动力参数对泥沙含量的影响,以及泥沙含量的最佳水动力学预测指标,主要结论如下:(1)细沟水流的流速随着流量和坡度的增大,从0.246 m·s-1增大到0.935 m·s-1,且呈幂函数形式,土壤容重对流速的影响不明显,泥沙含量和流量对流速都有一定的影响,但流量对流速的影响最大,是其最佳的预测因子。在本试验下,细沟水流的流动状态在超临界层流与亚临界紊流之间,雷诺数随着流量的增加而增加,可用流量的幂函数表示;坡度和土壤容重对雷诺数的影响不大,流量是雷诺数的最佳预测指标。随着泥沙含量和坡度的增大,弗劳德数显著增加,比较坡度、容重和泥沙含量对弗劳德数的影响,其中坡度的影响最大。阻力系数随坡度、流量、含沙量、雷诺数的增大均表现出先增大后减小的趋势,随着弗劳德数的增大,阻力系数呈急剧减小的趋势。(2)在本文中,均匀细沟的水动力学特性与侵蚀后的细沟有明显的不同。坡度和流量对均匀的细沟和侵蚀后细沟的流速都有影响,且均可以用幂函数形式表示,然而,在均匀的细沟中,坡度对流速的影响显著大于侵蚀的细沟中的影响。在侵蚀的细沟和均匀的细沟下,流量对弗劳德数的影响,有明显的差异。对于阻力系数而言,在均匀的细沟中,阻力系数随坡度和流量的增大均呈增大趋势,但在侵蚀的细沟中,阻力系数随流量和坡度的增大,呈先增大后急剧减小的趋势。(3)通过电解质示踪脉冲法,测量了沿坡面1 m、2 m、3 m、4 m、6 m、8 m、10 m、12 m处水流的流速,并与染色剂示踪法做了对照。结果发现,电解质示踪脉冲法测得流速,沿坡长逐渐增大并最终趋于稳定值;通过分析坡长与流速关系,建立了基于坡长的流速估算模型,经检验该模型的预测值与测量值具有良好的一致性。此外,还利用该模型对其他研究的实测流速进行了模拟,发现该模型同样具有良好的适用性。通过该模型还确定了水流达到稳定时的流速,并计算出了本试验下水流达到稳定时所需要的最小距离。并利用染色剂示踪法的流速与稳定流速进行了对比,在各坡度、流量下稳定流速是染色剂流速的0.7020.735倍,两者之间呈线性关系,且可以用0.718倍关系进行转换。(4)利用前沿流速法测量坡面水流的流速,结果发现,在不同流量和坡度下,水流的前沿流速变化范围在0.237 m·s-11.290 m·s-1之间,并随着坡度和流量的增加呈增大趋势,主要受流量的影响,且可以用坡度和流量的幂函数形式来预测。将前沿流速与通过染色剂示踪法测得的表层流速和电解质示踪脉冲法测得的稳定流速进行对比,发现前沿流速与表层流速和稳定流速均具有良好的一致性,但表层流速的数值远大于前沿流速,其相对误差在-15.018%-40.825%之间,两种流速之间可以用系数0.758进行转换;前沿流速与稳定流速在数值上非常接近,且相对误差随着流量和坡度的增大逐渐减小,两种流速之间的转换系数为0.946。前沿流速与其他两种流速的经验系数主要受雷诺数的影响,用本试验建立的等式可以很好的模拟两种经验系数。(5)本试验下的细沟水流的含沙量在87.08 kg·m-3620.8 kg·m-3之间,平均值为343.13 kg·m-3。坡度、流量和单位水流功率是本试验下泥沙含量最好的预测因子,流速和水流功率是较差的预测因子。泥沙含量随着坡度、流量和单位水流功率的增加而增加,且可以用相应的幂函数形式表示。此外,在利用前人的试验数据对本文建立的等式适用性评价时,发现基于坡度、流量和单位水流功率的等式,其模拟效果是最好的,具有较好的适用性。总体而言,坡度、流量和单位水流功率是预测泥沙含量的良好因子,应用坡度、流量和单位水流功率等式可以较好的模拟细沟水流的泥沙含量。