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1.
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工程堆积体坡面细沟流水力学参数特性研究
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张翔 高照良 袁雪红 王凯《泥沙研究》,2016年第4期
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为采用水力学参数特性揭示黄土高原沟壑区工程堆积体坡面土壤侵蚀过程,开展了野外放水冲刷试验.通过组合不同流量(35、45、55L/min)、不同坡度(24°、28°、32°)的试验,对坡面沟蚀发生发展过程中的水力学参数特性进行了研究.结果表明,坡面细沟水流的平均流速与水深主要受流量控制,二者均与单宽流量呈幂函数关系,且流速随冲刷时间的持续和冲刷形态的变化呈现上下起伏—瞬时增大—稳定的波动或减小—趋于稳定的变化历程.在所有坡度和流量范围内,雷诺数Re在42.9～1 082.8之间变化,雷诺数Re随坡度的增大呈先减小后增大的抛物线趋势.由坡面流弗劳德数Fr随冲刷历时变化情况表明,坡面径流形态是由急流向缓流发展.阻力系数f在0.019 ～ 0.94之间变化,f随坡度的增加先减小后增加,且随雷诺数Re的增大而增大,二者之间呈显著的指数函数关系.粗糙系数n随雷诺数增大而增大,且其与雷诺数存在显著性的指数函数关系.研究结果可为工程堆积体土壤侵蚀预报模型的建立提供一定的参数,对解决生产建设项目弃土弃渣场、取土场等水土流失问题具有重要的作用.
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2.
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多沙粗沙区细沟流水动力学试验研究
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马小玲 张宽地 赵珂珂 杨明义《泥沙研究》,2016年第5期
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为探求多沙粗沙区沙黄土坡面细沟侵蚀发生过程中的水动力学特性,研究了3种坡度(3°、9°、15°)、5种流量(2.4 L/min、3.6L/min、4.8L/min、6.0L/min、7.2L/min)组合冲刷试验的坡面细沟水力要素的变化规律.结果表明,沙黄土细沟水流平均流速和放水流量与水力坡度间存在幂函数关系;试验床面形态属于动平床过渡区,土壤黏粒含量愈大,沟床愈趋向于低能态区延伸,随着中值粒径的增加水流愈向高能态区发展.弗劳德数变化在0.96 ～ 1.30之间,水流流态多属于急流;雷诺数主要在307～1 465之间变化,属于过渡区范畴;阻力系数与雷诺数之间并无显著关系,主要与床面中值粒径或者黏粒含量有关,与明渠水流中紊流粗糙区的阻力特征比较类似,根据阻力特征分析,含沙水流已进入阻力平方区.
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3.
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不同人工植被分布条件下坡面水流动力学特性试验研究
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叶龙 王玉林 刘兴年 王协康《四川大学学报(工程科学版)》,2014年第46卷第Z2期
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基于一系列坡面流试验研究了人工植被条件下的坡面水流动力特性，即水深、流速、弗劳德数、雷诺数及阻力系数随不同植被分布条件、流量和坡度的变化规律。试验包括11°、13°、15°和18°等4种坡度，单宽流量为0.64-5.5L/s.m。试验结果表明，水动力学参数受植被分布影响显著，植被的阻水减速效果明显，阻力系数f随坡度以及弗劳德数增大而降低，阻力系数与雷诺数基本上呈幂函数负相关，随着坡度的增加，其相关性减弱。通过引入植被分布特征角及坡面水流参数，建立了植被坡面水流阻力达西系数计算方法。
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4.
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黄土坡面细沟水动力学特性试验研究
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杨大明 高佩玲 张晴雯 刘小媛《泥沙研究》,2018年第4期
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在室内放水冲刷试验的基础上,开展了不同流量和不同坡度条件下的均匀细沟和侵蚀细沟的水动力学特性研究,结果表明:在均匀细沟和侵蚀细沟下,平均流速均受坡度和流量的影响,且可用坡度和流量的幂函数来表示;在均匀细沟和侵蚀细沟中,水流雷诺数变化范围分别在252~1 965、248~1 903之间,均主要受流量的影响,且均随流量的增大呈线性关系;弗劳德数在均匀细沟和侵蚀细沟中随坡度的变化趋势基本一致,但随流量的变化趋势有较大差异;阻力系数在均匀细沟中随坡度、流量的增加而增大,且可以用坡度和流量的幂函数来表示,侵蚀细沟的阻力系数随坡度和流量的增大呈先增大后减小的趋势;阻力系数在均匀细沟和侵蚀细沟中随弗劳德数的变化趋势基本一致,但随雷诺数变化趋势有较大差异。
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5.
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上方来水来沙对细沟水流水力学参数的影响 被引次数：10
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肖培青 郑粉莉《泥沙研究》,2002年第140卷第4期
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利用供沙土槽和细沟土槽双土槽径流小区系统 ,定量分析了粘黄土陡坡地在 5 0、90和 1 30mm h降雨强度下上方来水来沙对坡下方细沟水流水力学参数变化的影响。结果表明 ,上方来水的汇入和降雨强度的增大 ,可使细沟水流流态由层流转变为紊流。上方来水来沙使细沟水流的流速、雷诺数、弗罗得数明显增大 ,而阻力系数明显减少 ,从而导致细沟侵蚀产沙量增大。定量分析了细沟水流流速、雷诺数和阻力系数与上坡来水引起坡下方净细沟侵蚀产沙量的关系 ,建立了一定条件下净细沟侵蚀产沙量与流速相对增量、雷诺数相对增量和阻力系数相对减量的数学统计模型
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6.
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黄土陡坡土壤侵蚀临界动力机制试验研究
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李鹏 李占斌 郑良勇《泥沙研究》,2008年第1期
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通过室内土槽放水冲刷试验,研究了黄土陡坡径流侵蚀产沙特性.结果表明陡坡径流平均流速随径流量和坡度的增大呈波动趋势增加,而径流雷诺数Re和Darcy-Weisbach阻力系数f随着坡度的增加呈现出先增后减的变化趋势.坡面径流平均含沙率随流量的增加波动增加,随坡度的增加而呈抛物线形式变化,临界坡度值出现在21°和24°之间.进一步的分析结果表明侵蚀量随坡度的变化趋势与Re的变化是一致的,坡面径流侵蚀临界坡度的出现与雷诺数具有密切的相关关系,二者之问的关系式为:W=0.2676Re-55.44.
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7.
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黄土细沟流跌坑的形成与作用机理
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董旭 张宽地 王光谦 王俊杰 马小玲《四川大学学报(工程科学版)》,2016年第48卷第5期
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跌坑是细沟侵蚀过程中形成的一种床面形态，其是床面形态和水流流动相互作用的结果。借鉴下切型阶梯-深潭理论采用6种坡度(2°、4°、6°、8°、10°、12°)，5种流量(8、16、24、32、40 L/min)完全组合冲刷试验，系统研究了黄土坡面细沟流跌坑形态发育过程及动力特性。结果表明：跌坑平均深度随坡度的增加而增加，跌坑平均间距与跌坑平均深度的比值随坡度的增加而减小，表明跌坑随坡度的增加发育越加成熟，且流量对两者影响均较少；跌坑发育系数随坡度的增加而增大，其值介于1.01和1.14之间，与细沟阻力系数呈正势变化，表明随着跌坑发育越显著，水流阻力越大，能量耗散越剧烈。相同坡度下，跌坑消能率随流量的增加呈线性减小趋势；而消能率随坡度和跌坑发育系数的增加呈幂函数增加关系，消能率范围在87.28％～98.58％之间，研究结果表明跌坑的发育及作用机制对细沟流流动特性及侵蚀产沙具有重要作用。
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8.
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植被条件下坡面薄层水流动力学特性试验研究 被引次数：1
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闫旭峰 周苏芬 黄尔 刘兴年 王协康《四川大学学报(工程科学版)》,2012年第44卷第2期
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基于系列坡面流试验,研究了植被条件对坡面流水动力特性的影响。结果表明:相同流量与坡度条件下,由于柔韧植被的阻水作用,光面条件下的流速远大于柔韧植被作用的流速,随着植被刚度及密度的增加,坡面流流速、弗劳德数呈现递减趋势。由于植被阻水及水流混掺效应,Darcy-Weisbath阻力系数基本随雷诺数增大而增大,而一般研究认为阻力系数随雷诺数的增大而减小,由此表明,坡面阻力系数与雷诺数并不存在单调的递增或递减关系,而与坡面糙度单元组成存在较强的依赖关系。
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9.
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上方来水来沙对细沟侵蚀泥沙颗粒组成的影响 被引次数：4
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肖培青 郑粉莉《泥沙研究》,2003年第5期
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土壤中细颗粒的流失是土壤质量恶化的重要表现之一。利用试验土槽和供沙土槽双土槽径流小区系统,分析了黄土坡面在不同降雨强度、不同含沙水流汇入条件下的细沟侵蚀泥沙颗粒组成变化特征,探讨了降雨强度、坡面上方不同含沙水流汇入、细沟水流流速对细沟侵蚀泥沙颗粒组成变化的影响及其机理。结果表明,上方水流的汇入使侵蚀泥沙中<0 001mm的粘粒含量呈增加趋势,0 05～0 001mm的粉砂粒呈减少趋势,而降雨强度对侵蚀泥沙颗粒组成的影响不甚明显;同时,侵蚀泥沙中粘粒含量随细沟水流流速和细沟侵蚀产沙量的增大而增加。
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10.
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底坡变化对坡面流水动力学特性影响研究
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刘元臣 张升堂 张景洲 王浩岚 李红《人民长江》,2016年第16期
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坡度是影响坡面流水动力学特性的重要因素之一，采用变坡试验水槽在变化水深条件下模拟坡面流，用于研究7种不同坡度对水动力学特性的影响。结果表明：水力坡度、弗劳德数、雷诺数随坡度增大而增大，阻力系数随坡度增大先增大后减小；在相同坡度条件下，弗劳德数随水深增大先减小后趋于稳定，雷诺数随水深增大而增大；当0≤J≤1.5%时，水力坡度随水深增大先减小后趋于稳定；当2%≤J≤3%时，水力坡度随水深增大先基本不变后减小。
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11.
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草被覆盖下坡面—沟坡系统坡面流阻力变化特征试验研究 被引次数：11
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李勉 姚文艺 陈江南 丁文峰《水利学报》,2007年第38卷第1期
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本项研究旨在通过室内放水冲刷试验，揭示坡面—沟坡系统坡面不同草被覆盖面积比、不同空间配置、不同放水流量下坡面阻力的变化过程及特征。试验共涉及坡面—沟坡系统坡面5种草被覆盖面积比、3种空间配置和2种放水冲刷流量。结果表明：坡面—沟坡系统坡面流各段面平均曼宁糙率系数和平均阻力系数与放水流量关系密切，随流量的增大在有草被覆盖断面两系数呈减小趋势，在无草被覆盖断面呈增大趋势。有草覆盖面积大小对阻力影响较大，随面积比的增加阻力系数增大；坡面流阻力在整个坡面—沟坡系统中沿流程增加而下降。在有草覆盖条件下各断面径流平均曼宁糙率系数和平均阻力系数均呈增加趋势，无草坡面则变化不大。因此可得出结论认为草被覆盖和坡度对坡面流阻力大小起着决定性的影响。
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12.
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汶川震区滑坡堆积体土石混合坡面细沟水动力学特征室内试验
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李天阳 何丙辉《水利学报》,2008年第39卷第Z2期
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野外测定汶川震区滑坡堆积体休止角，土石混合坡面容重、土壤(<2mm)与碎石(2~7mm)比例，以此作为模拟研究的参数范围，开展了室内土石混合高陡坡面放水冲刷试验，研究了不同流量，坡度，石土比例组合下的水动力学特征。结果表明：34°坡面各流量及36°坡面4L/min组合下，全土情况的水流流速均显著大于含碎石情况下的水流流速，在36°坡面8L/min，12L/min情况下，含碎石情况的水流流速逐渐增大并超过全土情况；各组合水流流速均随冲刷时间的延长而减小。石土比例对雷诺数的影响较复杂，在试验时段内各组合的水流基本属于伪层流或紊流。石土比例对弗汝德数的影响规律与流速相似，弗汝德数随冲刷时间延长而逐渐从急流转变为缓流，其中含碎石情况相比全土情况表现更加明显。Darcy-weisbach阻力系数f随冲刷时间先缓慢增加后迅速增加再急速下降，全土情况下的f值介于0.16~14.40，含碎石情况下f值介于0.16-29.68。Darcy-weisbach阻力系数f与雷诺数Re呈负相关关系。
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13.
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坡面薄层水流侵蚀试验研究及土壤抗冲性评价 被引次数：11
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雷俊山 杨勤科《泥沙研究》,2004年第6期
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通过室内冲刷试验，研究了坡面薄层水流的水力学参数特征及产沙变化，结果表明，粒径的雷诺数和弗汝得数都随放水流量而增大，但其流型和流态仍保持不变。径流流速，产沙率均随着流量的增大而呈幂函数增大，阻力系数则随着雷诺数的增大呈幂函数减小。分析薄层水流下理想坡面土壤颗粒的受力情况得出坡面产沙与径流剪切力关系的概念模型。结合试验数据，确定出模型参数的值，并得出试验土壤的临界切应力。
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14.
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汶川震区滑坡堆积体土石混合坡面细沟水动力学特征室内试验 被引次数：2
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李天阳 何丙辉 雷廷武 陈展鹏 张怡《水利学报》,2014年第45卷第8期
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野外测定汶川震区滑坡堆积体休止角、土石混合坡面容重、土壤（<2 mm）与碎石（2 ~ 7 mm）比例，以此作为模拟研究的参数范围，开展了室内土石混合高陡坡面放水冲刷试验，研究了不同流量、坡度与石土比例组合下的水动力学特征。结果表明：34° 坡面各流量及36° 坡面4 L/min 组合下，全土情况的水流流速均显著大于含碎石情况下的水流流速，在36° 坡面8 L/min，12 L/min 情况下，含碎石情况的水流流速逐渐增大并超过全土情况；各组合水流流速均随冲刷时间的延长而减小。石土比例对雷诺数Re 的影响较复杂，在试验时段内各组合的水流基本属于过渡流或紊流。石土比例对弗劳德数Fr 的影响规律与流速相似，Fr 随冲刷时间延长而逐渐从急流转变为缓流，其中含碎石情况相比全土情况表现更加明显。Darcy-weisbach 阻力系数f 随冲刷时间先缓慢增加后迅速增加再急速下降，全土情况下的f 值介于0.16 ~ 14.40，含碎石情况下f 值介于0.16 ~ 29.68。Darcy-weisbach 阻力系数f 与Re 呈负相关关系。
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15.
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黄土坡面细沟侵蚀中的水流阻力规律研究 被引次数：5
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张科利《人民黄河》,1998年第20卷第8期
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运用原型模拟径流冲刷实验，研究了黄土坡面侵蚀过程水流阻力的变化规律。坡度的这种作用在很大程度上是通过径流刷形成的侵蚀形态特征不同来体现的。
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16.
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黄土陡坡细沟侵蚀动态发育过程及其发生临界动力条件试验研究 被引次数：3
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张永东 吴淑芳 冯浩 霍云云《泥沙研究》,2013年第2期
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研究细沟动态发育过程及其发生的临界动力条件是认识细沟发生和了解土壤侵蚀水动力过程的重要基础.本研究采用室内人工模拟间歇性降雨试验,对20°黄土陡坡细沟侵蚀动态发育、产流产沙过程及侵蚀发生的临界条件进行了研究.结果表明:(1)细沟侵蚀过程为溅蚀-跌坑-侵蚀穴-断续细沟-连续细沟,到第10场降雨结束,细沟侵蚀面积达68.32％,较发育初期增加了6.7倍,最长沟长、沟宽、沟深增加了9.8倍、5倍和3.3倍；(2)随降雨历时增加,各场降雨地表产流量前期迅速增加,随后达到稳定；含沙量变化为前期迅速增加,随后逐渐稳定并略有增加；(3)径流动能、水流功率与输沙率间均呈线性关系,径流动能更能准确揭示坡面土壤分离过程.实验条件下,黄土坡面土壤剥蚀的临界径流动能为0.013J,临界单位水流功率为0.003m/s；细沟侵蚀的临界径流动能为0.045J,临界单位水流功率为0.004m/s.
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17.
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模拟降雨下枯落物调控坡面产流产沙过程及特征研究
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孙佳美 余新晓 李瀚之 樊登星《水利学报》,2017年第48卷第3期
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本研究采用模拟降雨实验的方法，研究了30、60和90 mm/h降雨强度下，5种枯落物覆盖坡面径流的水动力学特征，以期揭示枯落物覆盖条件对坡面产流产沙过程及其径流水动力学特征影响。研究结果表明：坡面平均产流率和产沙率随降雨强度增大而增大，随枯落物生物量增加而减小，并且与降雨强度和枯落物生物量之间均为指数函数关系；坡面流量-历时曲线稳定流量值主要受降雨强度的影响；产沙率-历时曲线稳定产沙率受降雨强度和枯落物生物量等多种因素的影响； 枯落物覆盖对坡面径流水动力学特性有显著影响，相比于裸坡覆盖有50、100、150、200 g/m2枯落物坡面径流平均流速相比裸坡减少率分别在17.7%、26.8%、37.9%、53.7%；雷诺数减少率分别在11.2%、18.7%、26.3%、33.4%左右；弗劳德数减少率在21.3%、30.3%、42.9%、61.2%左右，Darcy-Weisbach 阻力系数增大了0.5~5.6 倍；产沙率与Darcy-Weisbach 阻力系数呈对数关系，与剪切力和径流功率呈线性关系，枯落物能显著增大径流临界剪切力和功率；产沙率（Dr）和各水动力学因子间有良好的相关关系，相关程度顺序为：Re> w> V> P> Fr> f> t。
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18.
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黄土区陡坡径流水动力学特性试验研究 被引次数：18
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郑良勇 李占斌 李鹏《水利学报》,2004年第35卷第5期
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通过黄土水槽冲刷试验，初步研究了黄土区坡面径流的水动力学特性。陡坡径流的流态属于急紊流，且具有时空分异特征。随着坡度的增加，径流雷诺数Re和Darcy-Weisbach阻力系数f均呈先增后减的抛物线趋势。f与Re之间存在幂函数正相关关系，而f与弗劳德数(Fr)之间存在幂函数负相关关系。
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19.
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矿区3种弃土弃渣体侵蚀及水动力学差异研究
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李建明 孙蓓 王一峰 王文龙 张长伟 郭明明《长江科学院院报》,2017年第10期
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人为因素影响使得矿区扰动地表范围广,形成的弃土弃渣物质组成复杂,且堆积坡度较大,在降雨作用下容易产生严重水土流失.在野外调查基础上,通过选取、修筑径流小区并建立野外人工模拟降雨场,研究弃土体、沙多石少弃渣体和沙少石多弃渣体3种下垫面的侵蚀及水动力特征的差异性.结果表明:①弃土弃渣体平均径流率随雨强增大1.5～3.0倍,递增幅度是33.7％～276.2％.②沙多石少弃渣体的平均流速较弃土体及沙少石多弃渣体大,随雨强增大,3种弃土弃渣体的平均流速递增13.6％～43.3％;同雨强下,沙多石少弃渣体平均侵蚀速率分别是弃土体和沙少石多弃渣体的1.8倍和11.2倍.③弃土弃渣体次降雨下的平均雷诺数以过渡流为主,水流呈缓流.平均径流率与平均水流功率、水流剪切力分别可用线性函数表示,决定系数＞0.8;弃土体及沙少石多弃渣体平均侵蚀速率与平均水流功率、水流剪切力分别可用线性函数表示,决定系数＞0.9,而沙多石少弃渣体呈幂函数关系,决定系数在0.5左右.
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20.
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黄丘区坡面细沟流速分布特征试验研究
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张攀 姚文艺 魏鹳举 肖培青《水利学报》,2017年第48卷第11期
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利用坡面水蚀精细模拟降雨试验，对黄丘区陡坡（20°）条件下细沟流速分布特征进行了研究。通过对细沟形态演变过程的观察与分析，同时结合试验中对细沟间及细沟内流速的观测，给出了细沟发育过程中坡面流速沿程分布以及细沟内关键位置的流速分布。结果表明，细沟间流速分布基本不受细沟发育程度的影响，而细沟内水流流速与细沟发育过程之间存在互馈关系，首先坡面漫流向集中股流的转化促使细沟发育，会导致细沟内流速的增加，但随着细沟的进一步发展，汇流面积减小，沟床形态阻力及沟底跌坎消能作用增大，细沟流速又会逐渐减小，沟床形态阻力与径流集中产生的流速增量二者间的相互对比关系影响着细沟内水流速度。
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