坡面薄层含沙水流水动力学参数提取的方法

作者：尹艳; 高建恩^*; 李慧娟; 韩赛奇; 周媚芳

来源：水土保持学报, 2019, 33(01): 25-38.

DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2019.01.005

• 薄层含沙水流
• 水动力学
• 非常规比尺模型
• 相似性

针对坡面径流水深浅(1～5mm)和水动力学参数(流速、水深等)提取困难,给坡面侵蚀径流水流结构、能量耗散及泥沙输移等的深入研究带来困难的问题,基于水动力学原理和相似性理论,通过"非常规比尺模型"将径流水深进行放大,来研究坡面薄层含沙水流的水流相似过程。结果表明:(1)当薄层含沙水流水深放大2.5倍,含沙量在10～320kg/m3时,薄层含沙水流原型和模型的水面线(阻力)、流速、侵蚀地形的误差分别为0～0.1%,0.1%～5.3%,0.9%～4.9%,误差均在允许范围之内,原型和模型满足几何、运动等相似比尺转换关系;(2)水深在0.5～1.25cm时,薄层含沙水流为紊流,原型和模型的流速垂向分布满足对数分布,可以用同一方程进行表达;(3)"非常规比尺模型"可以作为一种方法应用到薄层含沙水流的水动力学参数提取、水流结构、能量耗散、泥沙输移等的深入研究过程中。

• 单位
  中国科学院水利部水土保持研究所; 建筑工程学院; 西北农林科技大学