坡面流运动方程的Lattice Boltzmann方法求解

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作者 张小娜 冯杰 张东辉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期101-106,共6页

作为土壤水蚀过程的主要动力，准确模拟坡面水流过程，对于明确坡面侵蚀机理，构建土壤侵蚀物理过程模型具有重要意义。给出了LatticeBoltzmann方法在坡面水流运动过程中应用的详细步骤，并通过室内人工模拟降雨实验，验证了其有效性。... 作为土壤水蚀过程的主要动力，准确模拟坡面水流过程，对于明确坡面侵蚀机理，构建土壤侵蚀物理过程模型具有重要意义。给出了LatticeBoltzmann方法在坡面水流运动过程中应用的详细步骤，并通过室内人工模拟降雨实验，验证了其有效性。实验结果表明：通过只对时间作多重尺度化，以多尺度分析为手段通过待定系数法来确定平衡态分布函数，以宏观上边界条件作为限制条件，用平衡态分布函数代替上边界结点上的分布函数，及通过分布函数外推格式来确定下边界结点上的分布函数的处理方法，可将Lattice Boltzmann法成功应用于坡面流运动方程的求解，各场次降雨的地面径流深误差均在±11％以内。 展开更多

关键词 坡面水流lattice BOLTZMANN方法 多尺度处理平衡态分布函数人工模拟降雨实验

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冲刷条件下坡面水流速度与产沙关系研究 被引量：27

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作者 夏卫生 雷廷武 +2 位作者 张晴雯 潘英华 赵军 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期876-880,共5页

在冲刷条件下 ,通过 5种坡度下的水流速度和泥沙含量测量 ,发现两者存在同步的关系 ;水流速度的变化与细沟的发育存在明显的对应关系。在细沟开始发育时 ,水流速度逐渐增大 ;当细沟基本形成后 ,水流速度减小并平稳。水流速度是影响坡面... 在冲刷条件下 ,通过 5种坡度下的水流速度和泥沙含量测量 ,发现两者存在同步的关系 ;水流速度的变化与细沟的发育存在明显的对应关系。在细沟开始发育时 ,水流速度逐渐增大 ;当细沟基本形成后 ,水流速度减小并平稳。水流速度是影响坡面产沙的主要原因 ,在低坡度时 ,细沟发育较慢 ,产沙量较少 ,但坡度在 10°～ 2 0°之间产沙量相差不大 ,到 2 5°时的产沙量反而比 2 0°的还少 ,出现了人们观察到的临界坡度。根据坡面特性 ,分析水流速度和泥沙含量之间关系使土壤侵蚀的临界坡度得到比较合理的解释。在大于临界坡度时 ,水流速度一开始很快增大 ,所冲刷的泥沙量并不比坡度小的少 ;跌坎容易形成 ,且比较深 ,从而使水流速度减小。但细沟在较短的时间内发育完成 ,水流速度也随之减小 ,泥沙含量降低 ;从而使在一定时间之后 ,大于临界坡度时所冲刷的累积泥沙含量较少。通过用电解质脉冲法测量水流速度解释了坡面冲刷侵蚀过程中的一些现象 ,若进一步测量其时空分布 ,有可能更深入地揭示其侵蚀机理 。 展开更多

关键词 水流速度 细沟 产沙量 坡面 临界坡度 土壤侵蚀 发育 冲刷 时空分布 泥沙含量

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坡面水流滚波特征参数超声波自动测量系统构建与试验 被引量：7

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作者 杨苗 龚家国 +3 位作者 张宽地 范典 赵勇 王浩 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期134-139,共6页

精确高效的观测手段是深入研究坡面薄层水流特性的基础。基于系统集成理论和自动化测量原理,结合高精度超声波水位传感器,研制坡面水流滚波特征参数测量系统。在光面玻璃床面,5种坡度和5种单宽流量条件下进行实际测量应用,评价测量系统... 精确高效的观测手段是深入研究坡面薄层水流特性的基础。基于系统集成理论和自动化测量原理,结合高精度超声波水位传感器,研制坡面水流滚波特征参数测量系统。在光面玻璃床面,5种坡度和5种单宽流量条件下进行实际测量应用,评价测量系统的精确度及稳定性,并与人工测针法和目测法测量结果比较分析。结果表明,测量数据相对误差为0.23%,变异系数为0.66%;测量系统和传统测量方法测得的滚波波峰值最为接近,滚波频率、波速和波长的接近程度依次减弱;相比人工测量方法,超声波测量操作简便,自动化程度高且能够进行持续稳定观测,具有较好地测量精度和可靠性,能够满足坡面水流滚波特性研究需求。研究成果在坡面水流测量手段改进方面具有广阔的运用前景。 展开更多

关键词 超声水位计 流量 测量 滚波特征参数 薄层水流 坡面

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坡面水流流速对贴地植被的响应特性试验研究 被引量：7

4

作者 孙一 田勇 +1 位作者 刘晓燕 王协康 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期85-89,共5页

坡面上植被对坡面流流速有着显著影响,进而对坡面的输沙特性起着重要作用,而覆盖度是植被影响坡面粗糙度的一个重要因素。以往研究多集中在植被覆盖度相对较小的范围。为进一步探明植被覆盖度与坡面流流速间的相关关系,基于坡面流系列... 坡面上植被对坡面流流速有着显著影响,进而对坡面的输沙特性起着重要作用,而覆盖度是植被影响坡面粗糙度的一个重要因素。以往研究多集中在植被覆盖度相对较小的范围。为进一步探明植被覆盖度与坡面流流速间的相关关系,基于坡面流系列概化变坡水槽试验,采用人工塑料草模拟贴地植被,设置了在0～80%范围之间的9种不同的贴地植被覆盖度、3种不同的坡度(10°、20°、25°)以及6个不同的流量级(0.286～1.058 L/s)条件下的共计162组清水径流试验,对坡面流流速特性进行了定量研究。试验结果表明:随着贴地植被覆盖度的增大,流速沿坡长由增大变为减小;当覆盖度小于30%时,流速受流量的影响较大;当覆盖度大于30%后,流速受流量的影响较小。将植被覆盖度引入坡面流流速计算公式,采用生长模型中常见的e–x表达形式反映植被对坡面粗糙度的影响,对公式中的k进行修正,应用非线性回归的方法对试验数据进行回归分析,确定参数k、a、b、c分别为10.06、–1.71、0.22、0.4,所得公式的计算效果良好(R^2=0.96)。将公式应用于其他文献中提及的实验室水槽试验条件,所得的计算值与文献中的实测值符合较好(R^2=0.73)。公式对实验室试验具有良好的适应性,而其对野外条件的适用性仍有待于进一步检验。 展开更多

关键词 坡面水流 贴地植被 覆盖度 流速

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坡面水流中不同层次红壤团聚体剥蚀程度研究 被引量：5

5

作者 王军光 李朝霞 +3 位作者 蔡崇法 杨伟 马仁明 王天巍 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第19期78-84,共7页

为了明确坡面水流中运移距离对不同层次红壤团聚体自身剥蚀程度的影响,选取3个地区(咸宁、进贤、长沙)典型红壤为研究对象,通过团聚体稳定性分析和室内冲刷水槽试验,就不同层次红壤团聚体稳定性与坡面水流中自身剥蚀程度间定量关系进行... 为了明确坡面水流中运移距离对不同层次红壤团聚体自身剥蚀程度的影响,选取3个地区(咸宁、进贤、长沙)典型红壤为研究对象,通过团聚体稳定性分析和室内冲刷水槽试验,就不同层次红壤团聚体稳定性与坡面水流中自身剥蚀程度间定量关系进行了初步探讨。研究结果表明,湿筛法及Le Bissonnais法中的快速湿润、预湿润振荡测得不同层次团聚体稳定性为表层红壤最弱,其次为网纹层,铁锰淀积层最强,而慢速湿润无明显规律,消散作用和机械破碎作用是不同层次红壤团聚体的主要破碎机制;不同层次红壤团聚体在5个运移距离后的剥蚀程度均表现为铁锰淀积层<网纹层<表层;描述团聚体相对机械破碎指数的RMI与5种运移距离后的团聚体剥蚀程度Wr/Wi、剥蚀系数α相关关系显著,利用RMI和运移距离x2个参数建立了坡面水流中不同层次红壤团聚体剥蚀程度预测方程,方程决定系数较高(R2=0.88),显示了较好的预测性能。该结果为研究红壤侵蚀机理提供了参考,对完善土壤侵蚀模型具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 土壤 剥蚀 团聚体 不同层次 稳定性 坡面水流

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陡坡条件坡面薄层水流沿程变化及水流阻力计算 被引量：4

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作者 易子靖 闫旭峰 +2 位作者 黄尔 刘兴年 王协康 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期43-47,共5页

基于系列陡坡水槽条件不同坡面粗糙程度薄层水流试验,测试分析了坡面薄层水流运动参数沿程变化,并进一步讨论了坡面水流阻力计算方法。结果表明:光滑坡面条件同一流量流速随坡长的增加而增加,而对于较粗床面或较陡坡面流速沿程出现了峰... 基于系列陡坡水槽条件不同坡面粗糙程度薄层水流试验,测试分析了坡面薄层水流运动参数沿程变化,并进一步讨论了坡面水流阻力计算方法。结果表明:光滑坡面条件同一流量流速随坡长的增加而增加,而对于较粗床面或较陡坡面流速沿程出现了峰谷变化;由于陡坡条件下坡面薄层水流参数呈现沿程变化的特征,因而传统意义上常用的平均水力参数法计算水流阻力已不适宜于陡坡条件,基于沿程水流阻力计算的方法更加可靠。 展开更多

关键词 光滑坡面 沙粒坡面 坡面薄层水流 阻力系数

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基于热红外成像的坡面薄层水流流速测量方法 被引量：4

7

作者 张艳 史海静 +3 位作者 郭明航 赵军 展小云 丁成琴 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第21期108-115,共8页

流速是表征水流水力学特性的重要物理量。为了准确获取薄层水流流速,基于热红外成像技术、计算机视觉识别技术,设计了一种薄层水流流速测量系统。该系统通过对热示踪剂的自动控制以及对其热成像图的瞬时采集、影像校正、噪点去除、质心... 流速是表征水流水力学特性的重要物理量。为了准确获取薄层水流流速,基于热红外成像技术、计算机视觉识别技术,设计了一种薄层水流流速测量系统。该系统通过对热示踪剂的自动控制以及对其热成像图的瞬时采集、影像校正、噪点去除、质心确定等手段,获取薄层水流的流速等参数,从而实现对坡面薄层水流流速的动态观测。该系统精确度和准确度高,可从不同时间和空间尺度上更加准确地观测热示踪剂动态运移过程。系统的测量标准差为0.020 m/s,观测精度可达到98.33%,观测的时间分辨率为1/9 s,空间分辨率为2 mm。为了验证该系统的准确度,以流量法为基准,与传统示踪法(染料示踪法、盐示踪法)比较,结果表明,该系统的准确度高于染料示踪法和盐示踪法。其中热红外成像观测系统的相对误差均在±10%以内;染料示踪法的相对误差均大于10%;盐示踪法52%的相对误差在±10%以内。利用热红外成像系统获取的影像,可对不同时刻示踪段水流的发生、发展的过程进行追溯,也可以测量示踪剂沿水流方向的运移速度及垂直于水流方向的扩散速度,计算热示踪剂的弥散系数等。该技术可应用于降雨侵蚀、径流冲刷等方面的研究,对于进一步深化土壤侵蚀过程与机理研究具有重要的意义。 展开更多

关键词 流速 坡面 热红外成像观测系统 薄层水流 热红外标靶 精准度评价

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植被覆盖下坡面流的水流特性实验研究 被引量：5

8

作者 董杨 雷孝章 胡正红 《人民长江》 北大核心 2013年第15期98-101,105,共5页

为研究柔性植被和刚性植被覆盖下坡面流的水流特性,用水槽模拟坡面,PVC塑料薄膜模拟植被,通过调节水槽的坡度和柔性、刚性植被覆盖度对坡面流的水流流态、流速、水流深度进行了研究。经过多组实验得出了大量植被覆盖下的坡面流水力特性... 为研究柔性植被和刚性植被覆盖下坡面流的水流特性,用水槽模拟坡面,PVC塑料薄膜模拟植被,通过调节水槽的坡度和柔性、刚性植被覆盖度对坡面流的水流流态、流速、水流深度进行了研究。经过多组实验得出了大量植被覆盖下的坡面流水力特性数据,并通过数据分析,总结了在不同植被覆盖、不同坡度条件下坡面流流速的变化规律。最后得出,通过减小坡面流流速、增加水流水深、控制水流流态、选择刚性植被覆盖坡面,可减少对坡面土壤的水力侵蚀。实验结果对控制流域非点源污染和选择水土流失防治措施有参考作用。 展开更多

关键词 坡面水流流态 水流特性 植被类型 水力学实验

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不同层次黄棕壤团聚体在坡面集中水流中的输移特征 被引量：2

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作者 闫璐 王军光 蔡崇法 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2014年第2期30-35,共6页

为研究黄棕壤团聚体在坡面集中水流中的输移特征,选取湖北襄阳和京山2个地区典型黄棕壤为研究对象,通过团聚体稳定性分析和室内冲刷水槽试验,就不同层次黄棕壤团聚体稳定性及与坡面集中水流中团聚体自身破坏程度间的定量关系进行初步探... 为研究黄棕壤团聚体在坡面集中水流中的输移特征,选取湖北襄阳和京山2个地区典型黄棕壤为研究对象,通过团聚体稳定性分析和室内冲刷水槽试验,就不同层次黄棕壤团聚体稳定性及与坡面集中水流中团聚体自身破坏程度间的定量关系进行初步探讨。研究结果表明,湿筛法和LB法测得不同层次黄棕壤团聚体的稳定性随土壤深度的增加而减小,消散作用和机械破坏作用是黄棕壤团聚体的主要破碎机制;不同层次黄棕壤团聚体经历5个输移距离后的破坏程度随土壤深度和输移距离的增加而增大;利用团聚体相对机械破碎指数RMI和输移距离x两个参数可以建立很好的坡面集中水流中不同层次黄棕壤团聚体破坏程度的预测方程;不同层次黄棕壤团聚体的输移形态随输移距离的变化不大,在9m内形状由不规则形迅速转变为规则形,9m之后愈来愈趋近于球形,运动方式由滚动、蠕动逐渐转变为悬浮、跳跃。 展开更多

关键词 不同层次 黄棕壤 团聚体稳定性 坡面集中水流 破坏程度

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溃坝波数值模拟及其在坡面水流问题中的应用 被引量：5

10

作者 王笑 陈辉 +2 位作者 张东 王赵明 赵溦 《水电能源科学》 北大核心 2019年第8期30-33,共4页

为探讨不同方法模拟溃坝波的适用性和准确度,采用基于Roe格式的近似黎曼解方法与追踪自由表面的VOF方法模拟了二维对称矩形溃坝模型。结果表明,两种方法均能较好地模拟出溃坝波的传播过程,但与实测值的对比分析发现,采用Roe格式模拟的... 为探讨不同方法模拟溃坝波的适用性和准确度,采用基于Roe格式的近似黎曼解方法与追踪自由表面的VOF方法模拟了二维对称矩形溃坝模型。结果表明,两种方法均能较好地模拟出溃坝波的传播过程,但与实测值的对比分析发现,采用Roe格式模拟的结果与实测值拟合较好,VOF方法对网格尺寸的要求较Roe格式更加精细。由此,基于既考虑降雨强度的变化,又考虑降雨动量和风的影响的缓坡和陡坡都适用的坡面径流基本方程,构建了基于Roe格式的坡面水流水动力模型,模拟了自然降雨条件下的坡面流运动情况,并通过相应的模型试验进行对比验证。模拟流速与实测流速之间拟合度较好,表明模型具备了模拟大坡度、浅水(深水)流的能力,为坡面流的水动力学机制研究提供了参考。 展开更多

关键词 Roe格式 VOF方法 溃坝 坡面水流

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我国主要水蚀区缓坡坡面水流挟沙力差异研究 被引量：2

11

作者 刘晨光 李占斌 +1 位作者 符素华 吴歌 《泥沙研究》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期9-14,51,共7页

我国主要水蚀区的土壤特性存在着较大的差异,这可能会导致坡面水流挟沙力的不同。然而,关于不同区域挟沙力特征的研究较为欠缺。在我国水蚀分区的基础上,以5个主要水蚀区典型土壤为研究对象,采用人工模拟定床放水试验,在不同坡度(3°... 我国主要水蚀区的土壤特性存在着较大的差异,这可能会导致坡面水流挟沙力的不同。然而,关于不同区域挟沙力特征的研究较为欠缺。在我国水蚀分区的基础上,以5个主要水蚀区典型土壤为研究对象,采用人工模拟定床放水试验,在不同坡度(3°~15°)和单宽流量(0.68×10^(-3)~5.40×10^(-3) m^(2)/s)下对所选土壤进行了坡面水流挟沙力测定。结果表明:西北黄土高原区黄绵土挟沙力最大,南方红壤丘陵区红壤挟沙力最小;黄绵土挟沙力对流量的变化最敏感,对坡度变化最为敏感的是红壤;不同的土壤类型对坡面水流挟沙力与流量以及坡度之间的关系会有影响。 展开更多

关键词 水蚀区 土壤机械组成 土壤团聚体 坡面水流挟沙力 坡度 流量

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不同覆盖位置下草地坡面水流路径长度变化特征 被引量：13

12

作者 闫帅旗 朱冰冰 边熇 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期116-123,共8页

为深入探索植被覆盖及其格局的减水减沙的水动力学过程及其机理,该研究利用室内放水冲刷试验,分析了不同植被盖度及其覆盖位置在不同冲刷流量下水流路径长度的变化,以及水流路径长度与植被覆盖度、水动力学参数和产流产沙量之间的关系,... 为深入探索植被覆盖及其格局的减水减沙的水动力学过程及其机理,该研究利用室内放水冲刷试验,分析了不同植被盖度及其覆盖位置在不同冲刷流量下水流路径长度的变化,以及水流路径长度与植被覆盖度、水动力学参数和产流产沙量之间的关系,探讨坡面水流路径长度作为表征植被格局参数的可行性。结果表明:1)植被覆盖度可有效影响水动力参数的变化,并且随着植被覆盖度的增加,流速和单位水流功率呈线性减小趋势(P<0.01);而糙率系数、阻力系数和径流剪切力则呈指数增加趋势(P<0.01)。坡面水流受阻可能性增加,动能减弱,进而导致产流产沙量不断减少,并且冲刷流量越大,减小幅度越大。2)在不同冲刷流量下,水流路径长度与植被覆盖度、水动力参数和产流产沙量之间均存在显著的相关关系(P<0.01)。同时随着水流路径长度的增加,一方面,流速和单位水流功率呈对数式上升,坡面水流动能增强;另一方面糙率系数、阻力系数和径流剪切力分别呈对数式和指数式减小,坡面阻滞能力下降,水流侵蚀力增强。最终导致坡面侵蚀状况发生变化,产流产沙量呈对数式增加。因此,水流路径长度可作为反映植被减水减沙的动力学过程和预测坡面产水产沙的参数之一。该研究为深化理解植被格局与水文连通性的作用关系,建立合适的植被格局表征和植被减蚀效应评价提供依据,以期增强地区生态环境的质量和稳定性,为现代化农业发展,特别是保障农业生产环境做出贡献。 展开更多

关键词 坡面 植被 侵蚀 水流路径长度 水动力参数

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模拟降雨条件下坡面流水动力学特性研究 被引量：58

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作者 张宽地 王光谦 +2 位作者 吕宏兴 王占礼 刘俊娥 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期229-235,共7页

为探明降雨条件下沙黄土坡面水流水动力学特性,以流体力学和泥沙运动力学理论为依据,通过5个坡度和5个雨强组合条件下室内模拟降雨试验,系统研究了坡面水流水力参数的变化规律。结果表明,降雨条件下坡面薄层水流雷诺数均小于580,处于层... 为探明降雨条件下沙黄土坡面水流水动力学特性,以流体力学和泥沙运动力学理论为依据,通过5个坡度和5个雨强组合条件下室内模拟降雨试验,系统研究了坡面水流水力参数的变化规律。结果表明,降雨条件下坡面薄层水流雷诺数均小于580,处于层流失稳区;水流流型随雨强和坡度的变化而发生转捩,当坡度较缓、雨强较小时,床面形态处于低能态区和过渡区,床面出现沙纹现象,水流宏观上呈缓流,反之,坡度较陡、雨强较大时,床面由沙纹和沙垄向动平床过渡,宏观上多呈急流;并根据薄层水流阻力组成特点,推导出沙黄土坡面薄层水流阻力计算公式。验证结果表明,该式误差较小,可为坡面侵蚀预报模型的构建提供参考。 展开更多

关键词 模拟降雨 坡面 薄层水流 水力学特性

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坡度对坡面土壤侵蚀的影响分析 被引量：99

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作者 刘青泉 陈力 李家春 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2001年第5期449-457,共9页

在运动波理论基础上 ,就影响土壤侵蚀的主要因素 ,包括降雨超渗净雨量 ,坡面流水深、流速和切应力 ,以及土壤抗冲蚀能力等随坡度的变化关系进行了理论分析·　并进一步对坡面土壤侵蚀的坡度界限做了较细致分析 ,表明坡度界限是一个... 在运动波理论基础上 ,就影响土壤侵蚀的主要因素 ,包括降雨超渗净雨量 ,坡面流水深、流速和切应力 ,以及土壤抗冲蚀能力等随坡度的变化关系进行了理论分析·　并进一步对坡面土壤侵蚀的坡度界限做了较细致分析 ,表明坡度界限是一个变量 ,随颗粒粒径、容重、坡面糙率、径流长度、降雨入渗差值 (净雨量 ) ,以及土壤摩擦系数等因素的不同而改变 ,给出了界限坡度的变化规律 ,并得出一般情况下土壤侵蚀的坡度界限值应在 4 1 5°～ 展开更多

关键词 坡面 土壤侵蚀 坡度界限 水流冲蚀力 土壤稳定性 坡面流侵蚀 土壤抗冲性 坡度

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坡面侵蚀动力学及其相关参数的探讨 被引量：12

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作者 夏卫生 雷廷武 赵军 《中国水土保持科学》 CSCD 2003年第4期16-19,共4页

从分析坡面水流形态动力学特性着手,对比土壤侵蚀临界坡度的研究;概述土壤侵蚀的机制,以及坡面水 流中水流速度、泥沙含量和下垫面三者相互作用的关系。发现及时、准确和动态地测量水流速度和泥沙含量,是分 析这些复杂关系的关键,它使... 从分析坡面水流形态动力学特性着手,对比土壤侵蚀临界坡度的研究;概述土壤侵蚀的机制,以及坡面水 流中水流速度、泥沙含量和下垫面三者相互作用的关系。发现及时、准确和动态地测量水流速度和泥沙含量,是分 析这些复杂关系的关键,它使定量研究坡面土壤侵蚀的机理成为可能。 展开更多

关键词 坡面侵蚀 坡面土壤侵蚀 水流速度 泥沙含量 量水 临界坡度 动态 水流形态 下垫面 发现

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坡面土壤侵蚀过程研究进展 被引量：82

16

作者 郑粉莉 高学田 《地理科学》 CSCD 北大核心 2003年第2期230-235,共6页

基于土壤侵蚀发生方式 ,重点评述了坡面雨滴溅蚀、薄层水流侵蚀、细沟侵蚀和浅沟侵蚀的研究进展 ,指出了各自研究中存在的问题 。

关键词 土壤侵蚀 坡面 雨滴溅蚀 水流侵蚀 细沟侵蚀 浅沟侵蚀

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坡面植被覆盖度对泥沙输移的影响特性 被引量：7

17

作者 孙一 刘晓燕 +2 位作者 田勇 伊晓燕 王协康 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期12-18,共7页

植被恢复是黄土高原产沙大幅减小的重要原因之一。为探究坡面植被覆盖度对泥沙输移的影响,采用理论分析和野外小区试验相结合的方法,分析了植被覆盖度与坡面输沙率之间的关系。基于Einstein泥沙运动理论,从泥沙运动的角度对坡面泥沙颗... 植被恢复是黄土高原产沙大幅减小的重要原因之一。为探究坡面植被覆盖度对泥沙输移的影响,采用理论分析和野外小区试验相结合的方法,分析了植被覆盖度与坡面输沙率之间的关系。基于Einstein泥沙运动理论,从泥沙运动的角度对坡面泥沙颗粒的运动过程进行理论分析,建立了坡面相对输沙率与植被覆盖度间的关系式;通过野外径流冲刷试验对该关系式予以验证,试验共设置6个流量级(流量范围在0.14~1.40 L·s^(-1)之间,分别为0.14、0.28、0.56、0.83、1.11、1.40 L·s^(-1))、8个植被覆盖度(0、20%、30%、40%、50%、60%、80%、100%),共48组试验。结果表明:计算值较实测值整体偏大,大流量条件下计算值与实测值吻合较好,小流量条件下计算值与实测值有一定的偏差。综合理论与试验分析可知:植被对输沙能力的影响与植被覆盖度、植被株径和泥沙粒径有关;在相同的坡面地形及植被覆盖度条件下,株径较小的植被比株径较大的植被更有利于减沙;同一种植被,在泥沙粒径较粗的地区减沙效果更为明显,只需达到一个较小的覆盖度,便可以开始发挥有效的减沙效益;在植被覆盖度较低时,发挥有效减沙效果的覆盖度阈值由坡面泥沙粒径和植被株径决定。 展开更多

关键词 黄土高原 植被覆盖度 坡面水流 输沙率 有效减沙阈值

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基于DEM和坡面特征的坡位生成方法 被引量：6

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作者 刘鹏举 夏智武 唐小明 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期68-73,共6页

坡位是描述地貌的重要因子,基于DEM自动生成坡位对于自然生境分析与地理生态过程模拟具有重要意义。本文以DEM数字地形分析技术为基础,提出一种以坡面汇水小区为单元综合考虑坡面特征的坡位划分方法,并设计算法实现了该方法。结合林业... 坡位是描述地貌的重要因子,基于DEM自动生成坡位对于自然生境分析与地理生态过程模拟具有重要意义。本文以DEM数字地形分析技术为基础,提出一种以坡面汇水小区为单元综合考虑坡面特征的坡位划分方法,并设计算法实现了该方法。结合林业调查对坡位的划分要求,以北京1∶25万DEM数据为基础对西部山区进行坡位划分,取得合理一致的结果。结果表明,本文提出的方法可以实现相对位置计算与坡面剖面分割的本地化,使坡位划分更加客观一致。 展开更多

关键词 坡位划分 水流路径 坡面相对位置 坡面形状 数字地形分析

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冻融坡面土壤剥蚀率与侵蚀因子关系分析 被引量：7

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作者 刘彦辰 王瑄 +2 位作者 周丽丽 昝学龙 盛思远 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期136-141,共6页

为确定影响冻融坡面土壤剥蚀率的主要土壤侵蚀因子,采用2个(10°、15°)坡度、2个(3、9 L/min)流量和4个(2、5、8、11 cm)起始解冻深度组合进行野外冲刷试验,分析土壤剥蚀率随坡度、流量和解冻深度变化规律,研究土壤剥蚀率与水... 为确定影响冻融坡面土壤剥蚀率的主要土壤侵蚀因子,采用2个(10°、15°)坡度、2个(3、9 L/min)流量和4个(2、5、8、11 cm)起始解冻深度组合进行野外冲刷试验,分析土壤剥蚀率随坡度、流量和解冻深度变化规律,研究土壤剥蚀率与水蚀动力参数(径流水深、水流剪切力、水流功率、单位水流功率)间的相关关系,运用逐步回归分析方法,建立冻融坡面土壤侵蚀预测模型。结果表明:相同起始解冻深度条件下土壤剥蚀率随着坡度和流量的增加有增大的趋势,相同坡度条件下,流量为3 L/min时,起始解冻深度5 cm时土壤剥蚀率最大;流量为9 L/min时,随着起始解冻深度的增加土壤剥蚀率增加;土壤剥蚀率与水流剪切力、水流功率、单位水流功率分别呈显著线性正相关关系(P<0.01);建立了基于水流功率和起始解冻深度的土壤剥蚀率预测方程(R^2=0.967)。 展开更多

关键词 土壤 坡面 侵蚀 冻融作用 起始解冻深度 水流功率

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黄土坡面沟蚀发生机理的水动力学试验研究 被引量：20

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作者 张科利 钟德钰 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 1998年第3期74-80,共7页

本文通过试验观测及理论分析，首次从理论上探讨了坡面侵蚀过程中，侵蚀方式发生演化的水动力学机理。计算及测试结果都证明了坡面侵蚀由面状侵蚀向沟状侵蚀发展的内在原因是由于坡面径流在顺坡流动过程中，径流受边界干扰所形成的急流... 本文通过试验观测及理论分析，首次从理论上探讨了坡面侵蚀过程中，侵蚀方式发生演化的水动力学机理。计算及测试结果都证明了坡面侵蚀由面状侵蚀向沟状侵蚀发展的内在原因是由于坡面径流在顺坡流动过程中，径流受边界干扰所形成的急流冲击波影响的结果。由于急流冲击波的作用，在水流方向上的冲击波交汇点，不仅水深出现局部增加，而且也会导致径流流速增大以及水流紊动增强。最终在水流纵向上出现径流侵蚀切应力的激增点。在这些切应力激增点处，水流急剧地侵蚀搬运表土，形成导致侵蚀沟发育的沟头。 展开更多

关键词 黄土坡面 沟蚀 径流侵蚀 坡面径流 坡面侵蚀过程 侵蚀沟 发生机理 水流 水动力学 紊动

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