人工植被分布变化对坡面流阻力及局部水头损失系数的影响研究.pdfVIP

第 o9期 (总第 388期) 吉 林 水 利 2014年 O9月 [3tlm~t]1009—2846(2014)09—0OO9—04 人工植被分布变化对坡面流阻力及 局部水头损失系数的影响研究 李海波，陈 鑫，张 扬 ，张永禄，刘其世 (四川大学水力学与山区河流开发保护 国家重点实验室．四川 成都 610065) [摘要]基于室内坡面流实验 ，研究了人工植被分布变化对坡面流水动力学特性的影响。试验包括 “细管整齐 排列”、 “细管 1，2错开排列”、 “细管 l，4错开排列”、 “粗管 l，2错开排列 ”等植被分布方式 研究结果表 明 植被分布变化对坡面流扰动程度的影响显著 ，从而使得不 同植被分布方式下的坡面流达西阻力系数 、局部水头 损失系数差异性很大。而随流量增大达西 阻力系数、局部水头损失系数都呈现先减小后增大的趋势 [关键词]坡面流 ；植被分布 ；阻力系数：局部水头损失系数 [中图分类号]Tv131．2 [文献标识码]A 中国山区流域 占国土面积 的 2／3．研究坡面流 试验，探讨了坡面水流沿程阻力计算方法。王 具有广泛意义。坡面流特性涉及的影响因素众多． 协康等同基于柔性植被作用下的坡面流试验探讨 主要包括降雨条件 、坡面地貌形态 、植被覆盖等 ， 了局部水头损失计算方法 ．并指 出由于局部水流 由于坡面比降较大．坡面流水深很浅 ．其动力学特 的水跃掺气特性 ．相应 的局部水头损失系数呈现 性 (流速 、弗劳德数 、坡面阻力变化等1作为坡面流 不 同的规律 ．在水跃段 的局部水头系数随坡面单 运动的主要影响因素 ．得到研究者 的广泛关注 宽流量的增加表现为指数衰减趋势 Munoz—Carpena等[1】认为植被能有效增大坡面流阻 力减缓坡面流流速 姚文艺嘲通过模拟人工降雨研 1 试验设置 究了达西阻力系数的变化情况 ．得出在不 同坡面 流型态下达西阻力系数与坡度、床面糙度等的关 本试验是在四川大学水力学与 山区河流开发 系有所差异 钟强等3【1基于柔性植被与刚性植被对 保护国家重点实验室进行 ．试验装置主要包括蓄 坡面流阻力特性 的研究 ．柔性植被阻力系数随单 水池、恒定水头给水箱 、水泵 、回水系统 四个部分 。 宽流量变化并不显著 ．随坡度增大阻力系数是减 试验水槽用有机玻璃制成 。糙率较小 ．水槽长 6m 小 的．而刚性植被随单宽流量呈 良好的正 向幂 函 宽 0．5m高0．3m，设定坡度为 10~，试验中通过放水 数关系 易子靖等4[1通过坡面流坡面水流与植被相 冲刷来模拟坡面薄层水流，具体情况如图1所示 。 互作用过程 中。坡面水深 、流速 、阻力系数等随植 根据试验情况 ，将水槽从上到下分为4个试验段 ． 被特征差异而变化 ．其 附加坡面流阻力主要受植 每个试验段长 lm，其上段面设40cm平水区。用长 被直径 、密度 、排列方式、变形性等影响。长期 以 30cm。直径分别为 18mm、25mm 的PVC管来模拟 来 ．相关 的坡面流实验较少考虑反映植被分布变 坡面植被 ，植株横向间距 9cm。纵向间距 10cm。每 化对坡面流的影响 。本研究以概化人工植被不同 个试验段设置一种植被排列方式 ．试验段 I为 “细 排列方式下坡面流试验 。初步探讨不同植被分布 管整齐排列 ”．试验试验段 II为 “细管 1／2错开排 对坡面流水动力学特性 的影响．并在此基础上计 列”．试验段 III为 “细管 1／4错开排列 ”。试验段 IV 算 了坡面流局部水头损失系数 为 “粗管 1／2错开排列”，见图2(a1。因此试验段 I、 [收稿 日期 】