坡面流

摘要： 从氮素视角对威宁县锁黄仓国家湿地公园的地表河流、大气沉降、坡面径流和壤中流的污染物汇入通量进行估算,揭示污染负荷贡献的主次关系,为高原湿地生态系统保护提供科学参考.研究表明:1)锁黄仓湿地与其补给水体间综合污染指数差异性达显著水平,且该湿地水环境多数指标不满足国家湿地公园建设的最低要求.2)各渠道汇入锁黄仓湿地总氮通量比率依次是北门河(62.78%)>草海来水(36.62%)>坡面流和壤中流(0.53%)>大气沉降(0.07%).汇集生活污水的北门河为该湿地最重要的污染负荷输入渠道,总氮通量达2.16×10^(5)kg/a.农业活动影响下的坡面与壤中流通量为1.83×10^(4)kg/a,这与肥料流失和集水区域面积较大等因素有关.大气总氮沉降通量可能最大值仅有4.45×10^(2)kg/a,对湿地污染负荷贡献有限.3)工程建设应切断北门河补给,铺设管网直接输送至下游污水处理厂,并协调草海国家自然保护区争取更多湿地景观用水.

摘要： 为深入研究坡度与植被对坡面流水力学特性的影响,以Navier—Stokes方程为基础,建立了非淹没刚性植被坡面流模型,并对该模型进行验证。运用该模型,参考西南山区实际情况,设置6个坡度、6个单宽流量和6种覆盖度组合条件下共216种工况,研究了坡面流的水力学特性。结果表明:流速与坡度、流量及植被覆盖度之间呈指数变化,相关系数为0.987。相同流量下,随着坡度的增加,流速增速逐渐减小,植被对坡面流的减缓作用逐渐减弱。阻力系数受到坡度、流量和植被覆盖的影响,存在临界覆盖度,低于临界覆盖度时,阻力系数与流量呈现负相关,高于临界覆盖度时,阻力系数与流量的呈现正相关。且临界覆盖度受到坡度的影响,坡度越大,临界覆盖度越大。研究结果可为山区水土流失的预防以及山洪水沙耦合致灾机制的研究提供理论参考。

摘要： 为了准确高效地测定坡面薄层水流断面位置上的水深,该研究利用“一”字线激光器、高分辨率工业摄像机获取激光线边缘像素点坐标数据,基于Python语言与OpenCV计算机视觉库进行边缘检测算法编程,通过分析、计算薄层水流表面激光线偏移量与水深间的函数关系,构建坡面薄层水流深度测量系统,并利用人工测量方法(测针法与染色法)对该系统测定结果的精确性与稳定性进行验证。结果表明,坡面薄层水流深度测量系统对标准水深进行标定的变异系数均值为6.64%,具有较高的稳定性;在光滑床面上的测定结果与人工测量方法相比,相对均方差误差、平均相对误差与平均绝对误差均不超过0.2,水深测量系统与测针法、染色法对比所得纳什效率系数分别达到了0.922与0.972,说明水深测量系统与人工测量方法具有较好的一致性与相关性,能够满足定床测量坡面薄层水流深度的需求,在坡面水动力学研究中具有较好的应用前景。

摘要： 为了研究坡面流的水动力学特性,提出了考虑河床坡度以及降雨动量的坡面降雨径流计算方法,建立了基于Roe格式的坡面流水动力模型。结合相应的试验进行了模型验证,结果表明模拟值与实测值比较接近。应用该模型模拟了自然降雨条件下的坡面流运动情况,分析了坡面流流速、水深及出流断面单宽流量的变化规律,并对其影响因素进行了敏感性分析。模拟结果显示:坡面流流速、水深均随降雨强度、坡长及坡度的增大而增大,其中坡度的影响最为显著;出流断面单宽流量随降雨强度的增大而增大,随坡度的变化不显著。

摘要： 通过室内放水冲刷试验,研究不同草被格局(随机格局、草方格、带状、斑块状及光滑玻璃对照)下的坡面流水力学特性变化。试验在8种流量(0.15,0.30,0.45,0.60,0.75,0.90,1.05,1.20 L/s)和3种坡度(3°,6°,9°)下进行。结果表明:(1)与光滑玻璃面相比,草被覆盖坡面可以雍高水位1.02~1.38倍,减缓流速6.52%~36.73%;随着流量和坡度的增大,流速呈幂函数递增(R^(2)>0.95)。(2)雷诺数与流量间存在显著的线性正相关关系(R^(2)>0.99),与坡度和草被格局无明显相关关系;草被覆盖可以有效降低坡面弗劳德数。(3)随流量和坡度的增大,草被覆盖下的坡面流型态从层流—缓流或急流过渡到紊流—急流。(4)随着流量的增大,坡面流阻力系数呈幂函数递减(R^(2)>0.86),坡度对坡面流阻力系数无显著影响(p>0.05)。(5)不同草被格局雍高水位的作用为随机格局>斑块状>草方格>带状,对流速的减缓作用为随机格局>带状>斑块状>草方格,坡面弗劳德数为斑块状>带状>草方格>随机格局,抗蚀能力为随机格局>草方格>带状>斑块状。

摘要： 为分析植被对水流阻力作用特征,给流域径流预测及坡面水力侵蚀等提供理论依据,从植被属性(柔性,刚性)、坡面流阻力、坡面流结构、数值模拟4个方面讨论植被对坡面流特性的影响,并探讨其影响规律及意义,对目前研究方法进行分析与展望.诸多学者通过理论分析、室外现场试验、水力模型试验等研究手段对水流阻力和水动力学特征等进行研究,结合目前研究现状,笔者认为存在以下问题:传统坡面流模拟试验是对刚性或柔性植被进行整体概化试验,而实际坡面植被性质复杂多样,不能全面论述其影响规律;阻力系数与雷诺数存在幂函数关系,但关于弗劳德数等其他流态相关参数对阻力系数影响的研究不多;对坡面流流态的界定存在争议,流态判别无统一定论.今后研究方向:①对更接近实际情况的植被进行研究;②产生新的适合于坡面流流态的推论和判断标准;③明确明渠水流阻力公式的适用条件及范围;④创新研究方法.

摘要： 四川省是长江上游水土流失的策源地,也是长江流域主要泥沙来源区,而且该地区降水集中、坡耕地多,坡面能量汇聚过程是产生水土流失的主要成因.为了治理坡耕地的土壤侵蚀并合理配置植物措施,依据四川省植被及土壤侵蚀分布情况,设计多组坡面覆盖条件,研究了水流在不同黑麦草覆盖密度下流动时的坡面水流能量、能耗及动能变化规律.试验结果表明:卵石覆盖坡面水流能量大于植被与卵石耦合坡面,且坡面植被密度为中等时水流能量最小,阻水效果最好.坡面流量较小时,坡面上部为卵石坡面的水流能耗较大,下部则是植被与卵石耦合坡面能耗大;流量较大时,能耗变化规律与小流量时相反.

摘要： 采用CFD模拟软件,选用VOF模型,对不同流量、坡度及粗糙度工况下薄层水流进行非定常模拟,对其水力学特性进行了分析.研究结果表明:采用数值模拟方式有利于降低实验成本及工作量;随着单宽流量的增大,弗劳德数Fr呈幂函数形式逐渐增大;随着水槽坡度角的不断增大,阻力系数f呈幂函数关系逐渐减小;对数据进行多元回归分析,薄层水流平均水深h、平均流速v及阻力系数f与流量q和坡度J间呈幂函数关系.

摘要： 基于水槽试验,系统的研究了在5种流量、3种植被组合和3种覆盖密度情况下的坡面流的水力参数、水力因子间的关系和阻力规律。结果表明,坡面流一般为湍流,植被的存在增强了坡面流的湍流强度。平均流速与单宽流量幂函数相关,且拟合结果良好。柔性植被对流速的减缓作用大于刚性植被。柔性植被坡面和刚性植被坡面的阻力系数均随雷诺数的增加呈幂函数递减。

摘要： 坡面薄层水流是黄土区土壤侵蚀发生的直接动力条件,探究植被覆盖条件下坡面流水动力学特性及缓流机制,有助于揭示土壤侵蚀发生的水动力学机理。在水槽坡度为12°条件下,通过9个草被覆盖度、7个流量的组合试验,研究了不同植被覆盖度下坡面水流流速变化和缓流机制。结果表明:坡面流流速随着覆盖度的增加整体呈减小的趋势;缓流系数随覆盖度的增加呈先增大后减小的变化规律,当覆盖度大于47.66%时,缓流系数随覆盖度的增加显著减小;以覆盖度47.66%为临界值,高、低覆盖度下缓流系数随雷诺数的变化规律有所不同。最后,建立了模拟草被下的坡面流流速和缓流系数拟合公式,验证结果表明,拟合公式精度较高,可为建立土壤侵蚀预报模型提供参考。

摘要： 采用室内变坡冲刷系统,研究了三维土工网垫护坡下坡面流阻力特性随坡度和冲刷流量的变化规律,共变化1 m3/h、1.5 m3/h及2 m3/h 3个流量,5°、10°、15°、20°、25°及30°6个坡度.试验结果表明,Darcy-Weisbach阻力系数f随冲刷流量的改变无明显变化规律,随坡度的增大以幂函数形式增加,二者的函数关系为: f=6.534J1.651,相关系数R2=0.97;坡面流的阻力特性与流型有密切关系,阻力系数与弗劳德数呈负相关的幂函数关系,f=6.738Fr-3.196-0.4388,相关系数R2=0.97.阻力系数随冲刷的进行虽存在一定的波动,但增大趋势明显,且到冲刷末期仍未达到稳定状态.

摘要： 本文通过在丫吉试验场修建坡面流拦水坝来研究岩溶区的坡面流，该拦水坝共分为3个出口，流域面积为0.14km2。通过2010年5月-6月期间三场降雨的观测发现坡面流径流曲线剧烈变化，持续时间短，流量主要受降雨强度等特点，累计降雨量达到11.6-15.8mm才可能产生坡面流，而当降雨强度低于一定值时，坡面流迅速消失，其径流系数变动范围为0.48%-0.71%，与国内外某些坡面流研究结果一致。

摘要： 研究坡沟系统坡面草被不同盖度及空间配置下坡面流能量的变化过程与特征,对于揭示草被减蚀作用机理有重要意义.本文利用实验土槽和放水冲刷试验方法,研究了2种流量、坡面5种草被盖度及3种空间配置下,坡沟系统坡面径流能量变化过程及特征.结果表明,有草断面比无草断面下的径流动能、势能普遍偏小,变化幅度也较平缓;各断面能耗时间上呈下降-稳定的变化趋势,空间上随着径流流程的增加呈显著增加趋势;坡面流能耗变化过程与径流含沙量变化过程基本一致,裸坡情况下二者关系更密切.

摘要： 通过系列坡面流试验分析了不同粗糙单元条件下的坡面水流特性,即雷诺数及达西阻力系数随不同粗糙单元、流量和坡度的变化.试验包括5°和10°等两种坡度,单宽流量为0.04～7.10 L/(m/s).试验结果表明,坡面流阻力受砾石、圆管分布影响显著,随着坡度的增加,分布密度对阻力系数影响减弱,阻力系数与雷诺数基本上呈负幂函数,砾石坡面的阻流效应强于圆管坡面.随着砾石分布加密,由于增加了床面摩擦,阻力系数逐渐变大,而与砾石大多处于淹没状态不同,圆管处于非淹没状态,圆柱绕流更为显著,圆管数量及行距对坡面流的阻力影响突出,随着圆管行距的减小,产生复合效应使平均阻力系数降低,影响着水流阻力的变化.本试验得出达西f～Re关系为f=A×Re-β,β的范围为0.27～0.92,而理论推导的β'近似为2.0,刚性糙度单元实测计算β比理论β'要小,两者存在较大差异.

摘要： 本文分析了坡面流的水流流态、平均流速、平均水深，并计算了水流的阻力系数。最后对坡面流研究过程中存在的问题进行了探讨。

摘要： 坡面流的阻力十分复杂，一直是大家十分关注的科学问题之一。本文针对复杂坡面问题，通过数值模拟实验，细致讨论了坡面薄层水流的流动及其阻力特性，分析了绕流在其中发挥的重要作用，以及阻力与常见参数(如坡度、流量)之间的关系。结果表明：坡面薄层水流性质复杂，各个影响因素在常见的环境条件范围内变化较大；常见雨强情况下，水流无法完全淹没地表凸起，绕流现象明显，坡面地形是坡面流表面形状的核心影响因素；绕流引起水流的集中，使相应区域水深增加、流速加快、坡面所受压强和切应力增加；复杂坡面上薄层水流的阻力性质与明渠流差别很大，坡度、流量等对坡面流阻力影响明显，阻力与环境参数之间具有比较复杂的对应关系。

摘要： 细沟侵蚀是坡面土壤侵蚀的一个重要形式,近20年来引起了许多研究者的重视.本文简要地概括了细沟侵蚀主要研究内容和研究现状,包括细沟的产生机理和临界条件、细沟流的水力特征、细沟侵蚀过程和预报模型等.

摘要： 细沟侵蚀是坡面土壤侵蚀的一个重要形式,近20年来引起了许多研究者的重视.本文简要地概括了细沟侵蚀主要研究内容和研究现状,包括细沟的产生机理和临界条件、细沟流的水力特征、细沟侵蚀过程和预报模型等.

摘要： 细沟侵蚀是坡面土壤侵蚀的一个重要形式,近20年来引起了许多研究者的重视.本文简要地概括了细沟侵蚀主要研究内容和研究现状,包括细沟的产生机理和临界条件、细沟流的水力特征、细沟侵蚀过程和预报模型等.

摘要： 细沟侵蚀是坡面土壤侵蚀的一个重要形式,近20年来引起了许多研究者的重视.本文简要地概括了细沟侵蚀主要研究内容和研究现状,包括细沟的产生机理和临界条件、细沟流的水力特征、细沟侵蚀过程和预报模型等.

摘要： 本发明提供了一种可调式坡面流试验装置，包括坡面水槽，坡面水槽通过支柱支撑形成坡面倾斜结构，还包括带伸缩式支撑脚的土壤固定格栅和带伸缩式支撑脚的面板，且坡面水槽是由基本水槽与其出水端相连的表面流收集槽组成的一体式凹槽，其中基本水槽的进水端开口、出水端封闭，在出水端水槽底部设置有第一尾水收集孔，表面流收集槽的进水端开口、出水端封闭，进水端底板与基本水槽出水端封闭竖板的顶端相接，底板上设有第二尾水收集孔；土壤固定格栅放置在基本水槽底板上，面板放置在基本水槽出水端一侧的底板上，其一端与土壤固定格栅相接，另一端与表面流收集槽的底板相接；基本水槽出水端底板与带伸缩式支撑脚的面板之间设置有第一筛网。

摘要： 本发明提供了一种组合式坡面流试验装置，包括坡面水槽，坡面水槽通过支柱支撑形成倾斜结构，还包括活动面板和与其匹配的连接件，所述坡面水槽的进水端和出水端开口、出水端的底板上设置有防滑条，活动面板通过与其匹配的连接件连接形成组合式坡面铺设于坡面水槽的底板上。使用该装置进行坡面流试验，能够增加人造植被的重复使用率、延长坡面水槽的使用寿命，还能够快速地实现各种坡面条件的更换，节约坡面流试验的时间成本和经济成本。

摘要： 一种计算机实施的数据处理方法，包括：接收农业田地的降水数据和入渗数据；获得同一农业田地的地表水深度数据、地表水速度数据以及地表水排放数据；确定所述农业田地的子田地几何形状数据；使用所述子田地几何形状数据来执行多个水计算以及波动计算，以生成包括所述农业田地的湿度水平的坡面流模型；至少部分地基于所述坡面流模型，生成且导致显示所述农业田地的可视图形图像，该可视图形图像包括多个彩色像素，所述多个彩色像素具有对应于针对所述农业田地所确定的湿度水平的色值。所述坡面流模型的输出被提供给种植机、播种机、肥料施撒机、收割机或联合收割机的控制计算机，以控制田地中的播种、种植、施肥或灌溉活动。

摘要： 本发明涉及一种检测坡面流和壤中流新老水的方法，属于水利检测技术领域。本发明通过建立土槽模型，计算出坡面流和壤中流的新/老水比例，进一步推断出坡面流和壤中流的水分来源；并且，本申请通过测量水样中示踪剂的含量推导出坡面流和壤中流的新老水比例；根据本方法得出的坡面流和壤中流的新/老水比例准确性高。

摘要： 本发明提供了一种组合式坡面流试验装置，包括坡面水槽，坡面水槽通过支柱支撑形成倾斜结构，还包括活动面板和与其匹配的连接件，所述坡面水槽的进水端和出水端开口、出水端的底板上设置有防滑条，活动面板通过与其匹配的连接件连接形成组合式坡面铺设于坡面水槽的底板上。使用该装置进行坡面流试验，能够增加人造植被的重复使用率、延长坡面水槽的使用寿命，还能够快速地实现各种坡面条件的更换，节约坡面流试验的时间成本和经济成本。

摘要： 本发明提供了一种可调式坡面流试验装置，包括坡面水槽，坡面水槽通过支柱支撑形成坡面倾斜结构，还包括带伸缩式支撑脚的土壤固定格栅和带伸缩式支撑脚的面板，且坡面水槽是由基本水槽与其出水端相连的表面流收集槽组成的一体式凹槽，其中基本水槽的进水端开口、出水端封闭，在出水端水槽底部设置有第一尾水收集孔，表面流收集槽的进水端开口、出水端封闭，进水端底板与基本水槽出水端封闭竖板的顶端相接，底板上设有第二尾水收集孔；土壤固定格栅放置在基本水槽底板上，面板放置在基本水槽出水端一侧的底板上，其一端与土壤固定格栅相接，另一端与表面流收集槽的底板相接；基本水槽出水端底板与带伸缩式支撑脚的面板之间设置有第一筛网。

摘要： 本实用新型公开了一种用于模拟淤地坝下游坡面流场的可变宽度鸭嘴出水口，包括通过法兰连接在通水管路前端的收缩管段，收缩管段呈后大前小的锥形，收缩管段前端连接有扁平出水口；扁平出水口包括上钢板和下钢板，上钢板的左右两端分别通过左右橡胶板与下钢板的左右端相连接；上钢板与下钢板之间连接有左螺栓调节机构和右螺栓调节机构；收缩管段前端通过具有弹性的波纹管连接扁平出水口。本实用新型通过使扁平出水口更加扁平，能够增大流速、使流场更加扁平化，模拟淤地坝下游坡面上的流场，为在实验室内模拟真实的淤地坝溢流侧坝底处的流场提供基础条件。

摘要： 本实用新型公开了一种用于模拟不同粗度植被对坡面流阻力影响的实验装置，包括底座，所述底座的上侧设有支撑板，所述支撑板的上侧设有坡面机构，所述坡面机构的左端设有固定轴，所述固定轴的上侧设有竖板，所述竖板的上端与底座的右端之间设有导轨，所述竖板的上端设有卷线轮，所述卷线轮的外侧卷绕有拉绳，所述拉绳的下端与坡面机构远离固定轴的一端固定连接。本实用新型可模拟不同坡度下的坡面流阻力影响，可有效提高实验的准确性。

摘要： 本实用新型公开了一种适用于喀斯特地区的便携式野外坡面流试验装置，该装置由供水系统、水槽系统及测量系统共同组成；供水系统用于稳定提供水源，由供水箱、回流箱、挡流板、阀门和第一流量计组成；水槽系统是开展试验部分，由供水槽、整流栅栏、水平仪、可拆卸钢板、第二流量计和集流桶组成；测量系统负责测量坡面流流速，由作为示踪水样的高温水体和高速红外高速摄像机组成。本实用新型采用高速红外高速摄像机追踪高温水体得到的流速精度高，避免了目视带来的测量误差，其次通过两个流量计测量入水口及出水口的流量，既能推算出水渗入地下的量，适合于喀斯特地区二元特征。

摘要： 本实用新型公开了一种用于模拟不同粗度植被对坡面流阻力影响的实验装置。所述实验装置包括矩形底板、矩形侧板、不同孔径塑料棒；所述矩形底板包括一定数量不同孔径的同心圆式钻孔，且均匀分布在矩形底板之上；所述矩形侧板有两块，其分别位于矩形底板左右两侧且与矩形底板固定链接，从而与矩形底板形成水流通道；所述不同孔径塑料棒与同心圆式钻孔紧密配合使用。本实用新型结构简单，制作成本低，实验效率高，实验结果高度仿真，适用于研究分析现代流域的水流阻力在不同植被条件下的变化特征。