盐热联合示踪表征薄层水流剖面流速分布

作     者：卢富运 余方潜 陈杨 武阳 王伟 LU Fuyun;YU Fangqian;CHEN Yang;WU Yang;WANG Wei※

作者机构：中国农业大学工学院北京100083 北京市农林科学院林业果树研究所北京100093 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2023年第39卷第23期

页      面：85-93页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41571257)。 

主　　题：流速 盐 热 粗糙度 薄层水流 盐示踪 热示踪 下垫面 

摘      要：坡面薄层水流流速是重要的水动力学参数之一,研究其分布规律对于理解坡面土壤侵蚀机理具有重要意义。该研究采用盐与热联合示踪的方法,对不同粗糙下垫面的坡面薄层水流流速进行测量,探究下垫面对薄层水流剖面流速分布的作用规律。在3种坡度(5°、10°和20°)下,以下垫面条件(有机玻璃、80目即0.16 mm砂纸和24目即0.53 mm砂纸)、流量(2、5和8 L/min)和示踪剂类型(盐和热)为试验因素,以每个坡长(2、3和4 m)处的水流流速为试验指标进行多因素间的完全试验。结果表明,当下垫面一定,水深为粗糙高度的2~4倍,且水流为层流流态时,盐与热联合示踪的方法可用于表征薄层水流的剖面流速分布;下垫面粗糙高度和水深对薄层水流剖面流速分布具有显著影响(P0.05)。3种垫面下,2种示踪剂测得流速具有显著的线性相关关系,其线性拟合直线斜率分别为1.015、1.094和1.078,决定系数R2分别为0.892、0.824和0.760。随下垫面粗糙度增加,2种示踪剂测得流速差异呈增大的趋势;床面粗糙高度的增加,加大了对水流的扰动作用,增加了水流的紊动程度,进而影响盐与热2种示踪剂测量水流流速差异性。研究结果可为进一步理解坡面薄层水流的动力过程提供参考。