基于FPGA的坡面流流速仪的设计

探讨了坡面流流速仪的检测方法,并设计了基于FPGA的并行多通道的快速数据采集系统,同时该系统还具有独立的串口通讯功能,符合智能仪器仪表SOC化的发展。     

草被覆盖下坡面-沟坡系统坡面流阻力变化特征试验研究

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。     

坡面雨滴溅蚀及其输沙能力的探讨

通过对坡面雨滴溅蚀过程的分析,提出了雨滴溅蚀有效坡段的概念。在坡面流近似为运动波的条件下,利用Ｇｏｖｉｎｄａｒａｊｕ等提出的坡面流分离变量形式,导出了坡面流的微分基本方程及其近似解。最后利用有效坡段和坡面流近似解,讨论了Ｇｕｙ Ｂ Ｔ坡面流输沙能力公式的应用范围。本文的研究,对了解坡面流输沙能力ｑ（ｘ,ｔ）的变化规律有重要意义。     

阶梯作用下土质边坡坡面流的水力学特性试验研究

为了探究阶梯布置下土质边坡的阻力规律及产沙特性,揭示阶梯布置下土壤侵蚀水力学机理,将阶梯消能工运用到坡面流中,通过室内放水冲刷试验,研究土质边坡在西南地区常见坡度(10°)、4个放水流量(2、4、8、16 L/min)、4个阶梯级数(裸坡、一级、二级、三级)和2个阶梯高度(1、2 cm)条件下的水力学特性。结果表明：裸坡条件下平均流速与流量成线性关系,布置阶梯后转为幂函数关系;流程一定时,阶梯级数越多阶梯消能效果越好;二级和三级阶梯,阶梯高度2 cm的平均产沙量小于1 cm,一级则相反。通过阻力分析得出,阶梯可以增加坡面阻力,降低坡面径流平均流速、壅高坡面平均水深,使得径流对坡面土颗粒的侵蚀作用减弱,从而减少输沙量。     

国内坡面流研究现状

简要介绍了坡面流水流流态、平均流速、水深以及阻力系数等水动力学特性及坡面流运动规律研究现状 ;进而对坡面流运动方程近几十年来的发展及其近似解解法进行了评述。在介绍坡面流运动规律和水力特性的同时 ,还对影响坡面流特性的雨滴的研究进行了评述 ,首先介绍了雨滴的大小、形状、分布和雨速等物理特性 ,然后探讨了雨滴滴溅对坡面流水流扰动的作用。     

植物茎秆影响坡面径流水动力学特性研究

为深入揭示植被覆盖下坡面流阻力的内在规律,在考虑植被段前壅高和段后水深的基础上,系统研究了植被茎秆覆盖度为32.32%时6个坡度和12个流量组合下坡面流的流动特性。结果表明:在植被茎秆覆盖度为32.32%条件下,当坡度小于6°时,坡度对平均流速影响与流量相当,而坡度大于6°时,坡度对流速的影响甚微;试验过程中,壅水区水深与平均水深均随着流量增加而增大,而尾水深则略有波动;植被阻力系数随雷诺数的增加而增大,而随弗汝徳数的增加而减小,这是植被的粘滞阻力和压差阻力相互作用的结果。该成果为进一步研究植被覆盖下坡面流水动力学特性提供理论依据,进而对水土流失治理及生态修复均具有一定的指导意义。     

流量和坡度对植被水流水动力学特性的影响

为深入揭示植被覆盖下坡面流阻力的内在规律,系统研究了植被覆盖度为32.32%时6个坡度和12个流量组合下坡面流的流动特性。结果表明:坡面流速随流量的增大而增大,该覆盖度下流态指数值接近1;坡面流从层流变化成过渡流,最后发展成紊流状态,但植被覆盖下坡面流的层流状态与明渠定义的不同;阻力系数随流量的增大而增大,流量是影响阻力的主要因素,而坡度对其影响可以忽略;阻力系数随平均水深和壅降差的增大而增大,壅降差不仅能代表水深对阻力系数的影响,而且能反映植被前壅水和后尾水旋涡的形成程度。     

坡面植被水流水动力学特性研究北大核心CSCD

本实验为人工水草模拟植被覆盖条件下的坡面流水动力学特性研究,以水力学和流体力学基本理论为依据,通过室内定床阻力模拟放水实验,定量的研究了植被覆盖度为9．3％（2500簇／m2）的工况下,不同坡度和流量组合对植被水流各水动力学参数的影响。结果表明：坡面植被水流平均流速随坡度和流量的增大呈递增趋势,可用线性函数或幂函数关系模拟,且线性关系优于幂函数关系;植被坡面流平均水深与流量和坡度之间也存在着显著的线性关系和幂函数关系;植被坡面流的佛汝德数随流量的增加而减小、随坡度的增加而增大,并呈现出一定的幂函数关系,但佛汝德数主要受坡度的控制,流量对佛汝德数的影响很小;阻力系数随雷诺数的变化规律呈单驼峰形式,本实验条件下,在雷诺数为1500～2000时达到最大值,当雷诺数大于2000时,随雷诺数的增加阻力系数反而减小,最后逐渐趋于稳定,可见两者之间并非呈简单的递增或递减关系。     

草被覆盖度下坡面流流速变化及缓流机制研究

坡面薄层水流是黄土区土壤侵蚀发生的直接动力条件,探究植被覆盖条件下坡面流水动力学特性及缓流机制,有助于揭示土壤侵蚀发生的水动力学机理。在水槽坡度为12°条件下,通过9个草被覆盖度、7个流量的组合试验,研究了不同植被覆盖度下坡面水流流速变化和缓流机制。结果表明:坡面流流速随着覆盖度的增加整体呈减小的趋势;缓流系数随覆盖度的增加呈先增大后减小的变化规律,当覆盖度大于47.66%时,缓流系数随覆盖度的增加显著减小;以覆盖度47.66%为临界值,高、低覆盖度下缓流系数随雷诺数的变化规律有所不同。最后,建立了模拟草被下的坡面流流速和缓流系数拟合公式,验证结果表明,拟合公式精度较高,可为建立土壤侵蚀预报模型提供参考。     

坡面流水力学特性研究的进展

简要介绍了坡面流水流流态、平均流速、水深以及阻力系数等水动力学特性研究现状;全面总结了坡面流水动力学特性诸方面研究的最新进展,并对影响坡面流水力特性的因素进行对比,得出重要结论。最后,提出了坡面流及坡面侵蚀过程研究中存在的主要问题及未来展望。