巢湖流域Mike11 NAM模型中参数规律研究

巢湖流域水文站较少,为探索出巢湖流域各水文分区通用的洪水计算办法,以Mike11 NAM模型为基础进行参数率定及研究。Mike11 NAM模型参数有9个,首先对参数进行敏感性分析,甄别出其中的2个主要参数,再研究敏感参数的变化规律,最终形成敏感参数与流域坡度及降雨强度之间的相关性公式。文章首创将流域坡度及降雨强度与Mike11 NAM中的主要参数进行相关性分析,通过相关性公式计算出无资料地区的主要参数,避免了参数选取的随意性。     

西南陡坡山区坡面产流输沙动力学特性

利用运动波理论近似模拟陡坡山区坡面流,导出其坡面流基本方程,根据净雨历时与汇流平衡时间的关系,得到了不同净雨历时的坡面流近似解。假定在恒定雨强条件下,根据坡面汇流理论,提出了坡面雨滴溅蚀有效坡段概念,分析坡面流输沙受雨滴溅蚀作用和径流冲刷作用的主次关系,确定了Guy坡面流输沙能力公式的应用范围。     

坡面薄层流的数值模拟及在坡面流侵蚀研究中的应用

本文依据坡面薄层水流的动力波方程，由水沙动力学原理出发建立坡面细沟流侵蚀过程的模拟方法。采用动力波模式(一维非恒定流方程组)计算了坡度变化时不同细沟宽度下的细沟沟内流速，根据数值计算得到了细沟流动的Re数，以及相同净雨强和坡长下能够使细沟流速达到最大的坡度。依据泥沙运动力学的原理分析了这些结果在坡面流侵蚀过程中的意义。模拟结果表明，细沟扩宽过程对坡度和坡面表土临界起动流速的变化十分敏感。当细沟扩宽侵蚀在小区片蚀中占主要成分时，小区的片蚀总量常表现出与坡度和表层土使用方式的明显关系。     

山区流域坡面径流侵蚀和泥沙输移分析

本文分析了雨滴的物理特性，以及受植物影响的雨滴特性和雨滴的侵蚀机理，结合了前人实验研究，分别导出了植物覆盖面上的雨滴特征计算公式，不受植物影响的雨滴溅蚀公式，径流侵蚀和细沟流侵蚀计算公式，用Ｙａｌｉｎ推移质公式和Ｅｉｍｓｔｅｉｎ悬移质挟沙能力公式作为控制，求出坡面径流的输沙量和泥沙输移比。     

坡面流水流流态的试验研究

为了研究坡面流的流态。采用有机玻璃床面试验水槽，进行了不同坡度（3°、5°、10°、15°、20°、25°）条件下，坡面水深为1．2～5．3mm的水流流量、流速的观测。在本次试验条件下，坡面流均为紊流流态。试验结果表明，坡面流表面流速采用谢才公式计算时，谢才系数计算式中水力半径指数为3／8，即C=（1／n）R^3/8。     

倒伏植被茎秆粗度对坡面水流特性的影响

为深入探索植被倒伏条件下水流结构的内在规律,开展植被茎秆直径对坡面流水流特性影响的试验研究。试验固定坡度为1. 0%,倒伏角度为20°,取茎秆直径为2 mm、3 mm、4 mm进行室内明渠流模拟试验。结果表明:在相同直径条件下,随水深增大,Darcy-Weisbach阻力系数逐渐增大,雷诺数呈线性增大,弗劳德数呈幂函数形式下降;在相同水深条件下,随茎秆直径增大,DarcyWeisbach阻力系数增大,雷诺数与弗劳德数随之而减小,且当茎秆直径每增加1 mm,阻力系数平均增大33. 76%,雷诺数平均减小2. 57%,弗劳德数平均减小8. 33%。     

山区小流域坡面、沟道床面粗糙度与糙率测量方法探讨

在山区小流域中,坡面流糙率、沟道和山溪等的糙率由于缺乏天然水流实测资料,无法进行糙率率定,使得山洪爆发后,坡面流、沟道和山溪水流计算难以符合实际.根据分形理论和投影覆盖法的原理,建立了山区河流坡面流、沟道和山溪水流糙率直接测量方法.为了验证该方法的有效性,运用三维激光扫描仪,对山区河流河床粗糙度进行了精细测量.根据测量的卵石河床表面粗糙度的数据,建立分维方法与传统方法确定的床面面积之比与扫描间距之间的关系,进而运用本方法确定了该河道的糙率.结果表明,实测结果和实际符合良好.     

坡面柔性植被阻水效应及其局部水头损失特性试验研究

基于系列坡面流试验,研究了柔性植被条件对坡面流水动力特性的影响.结果表明:由于植被阻水及水流混掺效应,不同区域的水流阻力产生机理存在着显著差异,在植被尾部和水跃段区域,局部水头损失系数与单宽流量的关系分别表现二次曲线特征及指数衰减趋势.此外,基于本试验的植被条件排列方式,以染色法测试坡面流表面流速,得出坡面流平均流速的修正系数约为α=0.23±0.02.     

柔性植被和刚性植被水流水动力学特性研究

为了深入揭示植被水流的内在规律,系统研究了刚性和柔性植被覆盖下坡面流水动力学特性。结果表明:刚性或柔性植被覆盖下,水流平均流速均随流量增大而增大,刚性植被对流速的减缓效果优于柔性植被;刚性植被覆盖下,弗劳德数小于1,处于缓流流态,阻力系数随雷诺数和流量增大呈单峰形式变化;柔性植被覆盖下,随流量增大,弗劳德数逐渐增大,由缓流过渡到急流,阻力系数随雷诺数和流量增大均呈减小趋势。在生态工程建设过程中,同种植被应该选取刚度较大的植被类型。     

坡面流水动力学特性分析

为了研究坡面流的水动力学特性,提出了考虑河床坡度以及降雨动量的坡面降雨径流计算方法,建立了基于Roe格式的坡面流水动力模型。结合相应的试验进行了模型验证,结果表明模拟值与实测值比较接近。应用该模型模拟了自然降雨条件下的坡面流运动情况,分析了坡面流流速、水深及出流断面单宽流量的变化规律,并对其影响因素进行了敏感性分析。模拟结果显示:坡面流流速、水深均随降雨强度、坡长及坡度的增大而增大,其中坡度的影响最为显著;出流断面单宽流量随降雨强度的增大而增大,随坡度的变化不显著。