坡面流临界坡角数值模拟研究

探究坡面流水动力学特性是研究坡地土壤侵蚀机理的基础。为增进对坡面流的系统科学认知并提供新视角，采用改进的Green-Ampt模型建立平直坡面土壤入渗模型，采用Preissmann时空平均四点隐式差分法离散圣维南方程并构建坡面流数值模型，运用前人试验资料验证了模型的有效性，模拟了雨强分别为60、30 mm/h,坡长为5～50 m、坡角为5°～50°坡面流过程。结果表明：在雨强为60、30 mm/h的情况下，各种坡长不同坡角坡面流随降雨持续的变化情况相似，均表现为产流初期单宽流量快速增大，产流约20 min之后转为缓慢增大或趋于稳定；从坡顶到坡脚，初始产流时间几乎没有差异，而总体径流时间沿程增大；在一定雨强和坡长情况下，坡角从5°增大至50°时，坡面流单宽流量和流速均呈现先增大后减小的趋势，即存在使单宽流量和流速达到最大的临界坡角，单宽流量临界坡角随坡长的增大而增大，其变化范围为5°～31°;当雨强和坡长不变时，降雨停止时坡脚处的水深随坡角增大而减小，且坡角较小时其对水深的影响较明显，在雨强为60、30 mm/h情况下各种坡长不同坡角坡面流水深变化范围分别为0.66～37.74 mm和0....