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基于水流功率的坡面流挟沙力模拟

泥沙研究 2016年第2期41卷 61-67页

作者：栾莉莉张光辉王莉莉韩艳峰北京师范大学地理学与遥感科学学院北京100875 地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

基于WEPP(Water Erosion Prediction Project)模型挟沙力方程,用两组水槽试验数据评价了水流功率对陡坡坡面流挟沙力的模拟能力。研究结果表明,坡面流挟沙力随着水流功率的增大而增大,可以用水流功率1.25次方的幂函数较好地模拟挟沙力(N... 详细信息

基于WEPP(Water Erosion Prediction Project)模型挟沙力方程,用两组水槽试验数据评价了水流功率对陡坡坡面流挟沙力的模拟能力。研究结果表明,坡面流挟沙力随着水流功率的增大而增大,可以用水流功率1.25次方的幂函数较好地模拟挟沙力(NSE=0.97),计算得到的泥沙输移系数独立于自变量水流功率,且趋向于常数。分析不同泥沙粒径的试验数据发现,泥沙输移系数随着泥沙粒径的增大呈幂函数递减(R2=0.99),从而构建了基于泥沙中值粒径、水流功率以及某一粒级泥沙在侵蚀泥沙中所占百分比的坡面流挟沙力方程,用独立的试验数据对方程进行检验发现,纳什效率系数高达0.97,检验结果表明模拟值与实测值间无显著差异,说明基于水流功率构建的坡面流挟沙力方程具有较好的实用性,可以实现陡坡坡面流挟沙力的有效模拟。

关键词：土壤侵蚀坡面流挟沙力水流功率 WEPP

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基于水流功率的推移质输沙率推求方法探讨

人民长江 2014年第3期45卷 20-23页

作者：刘德春长江水利委员会水文局长江上游水文水资源勘测局重庆400014

基于水流功率的概念,从推移质泥沙运动受力平衡的原理出发,建立了推移质输沙率与水流功率的相关关系。以长江寸滩水文站实测推移质资料为例,研究了推移质输沙率与水流功率相关法的整编效果。与传统过程线法及水力因素法的比较结果表明,... 详细信息

基于水流功率的概念,从推移质泥沙运动受力平衡的原理出发,建立了推移质输沙率与水流功率的相关关系。以长江寸滩水文站实测推移质资料为例,研究了推移质输沙率与水流功率相关法的整编效果。与传统过程线法及水力因素法的比较结果表明,基于该方法建立的推移质输沙率与水流功率之间具有良好的关系,计算精度满足有关规范要求,适应性良好,且该方法可使相关关系的指数大幅降低,减少了定线的随意性。

关键词：推移质水流功率流量输沙率寸滩水文站

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基于水流功率理论的动床阻力计算方法

扬州大学学报（自然科学版） 2004年第4期7卷 71-74页

作者：黄才安赵晓冬龚敏飞扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225009 南京水利科学研究院江苏南京210024

冲积河流阻力是泥沙运动力学中的一个重要问题.利用1 844组实测资料,基于水流功率的概念建立了总水流功率与有效水流功率的经验关系.在泥沙起动前后总水流功率与有效水流功率基本一致;在低能态区,由于有沙垄、沙纹出现,总水流功率明显... 详细信息

冲积河流阻力是泥沙运动力学中的一个重要问题.利用1 844组实测资料,基于水流功率的概念建立了总水流功率与有效水流功率的经验关系.在泥沙起动前后总水流功率与有效水流功率基本一致;在低能态区,由于有沙垄、沙纹出现,总水流功率明显大于有效水流功率;在高能态区,从动平整床面到沙浪的出现,总水流功率又逐渐背离有效水流功率.用近10 000组水槽和天然河道资料验证表明,该经验关系式精度较高.

关键词：冲积河流水流阻力水流功率有效水流功率

青衣江梯子岩站实测推移质输沙率与水流功率关系的分析

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泥沙研究 1988年第3期 20-29页

作者：许盛国高焕锦蔡金德四川省水文总站重庆水文总站成都科技大学

基于水流功率的概念,文中对卵石推移质输沙率进行了探讨.本文把水流功率定义为推移力与平均推移速度之积.在推移速度的计算中,从作用力平衡的原理出发推导了颗粒推移速度的公式.按照颗粒的重量和投影面积关系,得到了床沙的面积级配关系... 详细信息

基于水流功率的概念,文中对卵石推移质输沙率进行了探讨.本文把水流功率定义为推移力与平均推移速度之积.在推移速度的计算中,从作用力平衡的原理出发推导了颗粒推移速度的公式.按照颗粒的重量和投影面积关系,得到了床沙的面积级配关系曲线.根据这一曲线,水力因素和最大可动粒径.可知运动颗粒的面积百分比,然后计算推移力. 文中详述了分析的方法和步骤.最后根据青衣江梯子岩站的实测资料,得到了卵石推移质单宽输沙率与单位面积水流功率的关系.

关键词：推移质输沙率推移质单宽输沙率水流功率宽级配梯子泥沙颗粒推移质测验泥沙测验青衣江

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黄壤坡面土壤分离能力的坡度效应

中国水土保持科学 2023年第3期21卷 9-16页

作者：王馨月王彬王云琦安昕王小平王晨沣西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 北京林业大学水土保持学院、重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持学院、重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083

陡坡土壤分离机制明显区别于缓坡,为揭示坡度对土壤分离能力的影响,采用放水冲刷的试验方法,分析黄壤坡面土壤分离能力的坡度效应。结果表明:1)表征能量指标的水流功率是描述土壤分离能力的最佳参数,表征力学指标的径流剪切力次之,水深... 详细信息

陡坡土壤分离机制明显区别于缓坡,为揭示坡度对土壤分离能力的影响,采用放水冲刷的试验方法,分析黄壤坡面土壤分离能力的坡度效应。结果表明:1)表征能量指标的水流功率是描述土壤分离能力的最佳参数,表征力学指标的径流剪切力次之,水深和达西阻力系数的表现最差。2)基于WEPP土壤分离能力的计算方程,土壤可蚀性和临界径流剪切力对坡度的响应较为敏感,并非定值。3)利用径流剪切力和水流功率幂函数关系来表征土壤分离能力都存在明显的坡度效应。径流剪切力的系数a_(1)随坡度的增加由二次函数先增大后减小转变为指数减小的趋势,坡度在17.63%时达到最大值;指数b_(1)随坡度的增加呈先减小后增大的二次函数关系,坡度在26.71%时达到最小值。水流功率的系数a_(2)随坡度的增加呈幂函数减小的趋势;指数b_(2)则呈现先减小后增大的二次函数关系,在坡度为28.10%时指数b_(2)达到最小值。因此,缓坡的研究结果不能直接推广到陡坡上,揭示土壤分离能力存在的坡度效应和阈值。

关键词：土壤分离径流剪切力水流功率坡度效应黄壤

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粗颗粒土壤坡面侵蚀泥沙颗粒特征

水土保持学报 2022年第4期36卷 30-36页

作者：杨青松倪世民王军光蔡崇法华中农业大学水土保持研究中心农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070

为揭示粗颗粒土壤坡面侵蚀机理,采用湖北通城县、江西赣县、福建长汀县、广东五华县4个样地的4种粗颗粒土壤(分别定义为TCA、GXA、CTA、WHA)进行室内模拟降雨试验,研究粗颗粒土壤坡面侵蚀过程及侵蚀泥沙颗粒组成的变化规律。结果表明:(... 详细信息

为揭示粗颗粒土壤坡面侵蚀机理,采用湖北通城县、江西赣县、福建长汀县、广东五华县4个样地的4种粗颗粒土壤(分别定义为TCA、GXA、CTA、WHA)进行室内模拟降雨试验,研究粗颗粒土壤坡面侵蚀过程及侵蚀泥沙颗粒组成的变化规律。结果表明:(1)4种土壤的地表径流随着降雨时间的增长呈现出先增加后递减并趋于稳定的规律;(2)4种土壤的侵蚀特征存在差异,土壤侵蚀速率表现为WHA>TCA>GXA>CTA;(3)4种土壤的侵蚀泥沙中颗粒分布百分比大小均为砂粒>黏粒>粉粒>砾石。不同土壤侵蚀泥沙富集率表现出明显差异;(4)水流功率与土壤侵蚀速率的相关性显著,用幂函数可以准确描述其关系。在表达式中引入土壤黏粒含量、砾石含量后模型更加可靠(D_(r)=0.001ω^(1.163)C_(l)^(-4.069),R^(2)=0.82;D_(r)=0.003ω^(1.149)G_(r)^(-1.934),R^(2)=0.84),提高了模型预测土壤侵蚀速率的精度,在实际应用中具有更广的适应范围与现实价值。

关键词：粗颗粒土壤土壤侵蚀土壤颗粒水流功率

基于无量纲水流强度指标的坡面流输沙能力计算方法

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农业工程学报 2018年第17期34卷 134-142页

作者：高晨烨张宽地杨明义西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室杨陵712100 西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨陵712100

坡面水流输沙能力是土壤侵蚀模型的重要参数之一,也是土壤侵蚀精确预报的基础。该文选用多沙粗沙区典型黄土(中值粒径d50=0.095 mm,d50′=0.04 mm)进行了坡度范围为7%~38.4%,单宽流量范围为0.000 14~0.005 26 m2/s的水槽模拟输沙试验,... 详细信息

坡面水流输沙能力是土壤侵蚀模型的重要参数之一,也是土壤侵蚀精确预报的基础。该文选用多沙粗沙区典型黄土(中值粒径d50=0.095 mm,d50′=0.04 mm)进行了坡度范围为7%~38.4%,单宽流量范围为0.000 14~0.005 26 m2/s的水槽模拟输沙试验,经无量纲化处理后分析了坡面水流输沙能力与坡度和单宽流量以及输沙能力与各水流强度指标间的耦合关系。结果表明:坡面水流输沙能力与坡度、单宽流量呈幂函数关系(R2=0.955),且单宽流量较坡度而言对输沙能力的影响更为显著;含沙水流平均流速与坡度、流量呈幂函数关系;剪切力可以通过幂函数关系式预测坡面水流输沙能力(R2=0.900,NSE=0.756 1);水流功率、有效水流功率是比剪切力更好的预测因子,其中考虑临界水流功率W0=36.5,水流功率与输沙能力幂函数关系(R2=0.950,NSE=0.978)最佳;单位水流功率并不能作为预测输沙能力的水流强度指标。该文关于黄土丘陵沟壑区坡面水流输沙能力的研究为土壤侵蚀预测模型提供了新的方法。

关键词：土壤侵蚀径流坡面流输沙能力水流强度指标水流功率

砾石覆盖对海涂围垦区盐土坡面上方来水冲刷侵蚀的影响

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应用基础与工程科学学报 2018年第6期26卷 1235-1246页

作者：唐胜强佘冬立河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室河海大学农业工程学院

覆盖于土壤表面的砾石对坡面整个水蚀过程具有重要影响.为研究砾石覆盖对滨海粉砂盐土坡面上土壤侵蚀过程的作用,采用人工径流冲刷的方法,研究盐土坡面小区在2种出流量、2种坡度下的土壤侵蚀量随覆盖度(0%、20%、30%、40%、60%和80%)变... 详细信息

覆盖于土壤表面的砾石对坡面整个水蚀过程具有重要影响.为研究砾石覆盖对滨海粉砂盐土坡面上土壤侵蚀过程的作用,采用人工径流冲刷的方法,研究盐土坡面小区在2种出流量、2种坡度下的土壤侵蚀量随覆盖度(0%、20%、30%、40%、60%和80%)变化的关系.试验结果表明,坡面径流流速基本随覆盖度的增大而减小,产流时间基本随覆盖度的增大而增大.在10。坡面上,当流量较小(400L/h)时,20%~80%覆盖度减小坡面土壤侵蚀量的效果极显著(P功率均满足较好的线性正相关关系.研究成果可为滨海围垦区盐土边坡侵蚀治理提供理论指导.

关键词：砾石覆盖滨海盐土上方来水冲刷水流功率

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土壤结皮坡面流水动力学特征

农业工程学报 2014年第1期30卷 73-80页

作者：吴秋菊吴发启王林华西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100

为了深入探讨土壤结皮对侵蚀的影响机制以及两者之间的关系,以10°坡为例,在变流量(1.0,1.4,2.0,2.4和2.8 L/min)条件下进行室内冲刷试验,研究土壤结皮坡面径流水动力学特征(平均流速、平均径流深度、雷诺数、水流剪切力、水流功率、阻... 详细信息

为了深入探讨土壤结皮对侵蚀的影响机制以及两者之间的关系,以10°坡为例,在变流量(1.0,1.4,2.0,2.4和2.8 L/min)条件下进行室内冲刷试验,研究土壤结皮坡面径流水动力学特征(平均流速、平均径流深度、雷诺数、水流剪切力、水流功率、阻力系数)并分析坡面流水动力学参数与土壤侵蚀量的关系。结果表明,土壤结皮对坡面流水动力学参数影响显著。土壤结皮坡面雷诺数始终小于500,坡面流流态为层流;土壤结皮坡面具有较大坡面流流速,较小径流深度、水流剪切力和水流功率。结皮坡面的土壤侵蚀量明显低于无结皮坡面的土壤侵蚀量。土壤侵蚀量与坡面水动力学参数相关关系显著(相关系数R>0.90),土壤侵蚀量与雷诺数呈线性正相关,与水流剪切力、水流功率的对数呈线性正相关,与阻力系数呈线性负相关。因此,在本研究中,单纯从径流冲刷侵蚀的角度土壤结皮的存在有利于减小坡面土壤侵蚀量。由于降雨因素对土壤结皮的侵蚀效应影响较大,将雨滴打击与径流冲刷相结合才能更好地研究土壤结皮对侵蚀的影响机制。

关键词：土壤流量水动力学结皮水流功率水流剪切力阻力系数