坡面滚波流演变规律研究
发布时间：2021-07-14 17:51
在特定的水力条件下,坡面薄层水流出现滚波,这种特殊的水流现象会随着流程的增加不断演变聚合,使得瞬时水深增加,流速增加,水流剪切力增大,水流水动力学特性发生改变,进而作用于土壤侵蚀过程,因此有必要对坡面滚波流的演变特征展开研究。目前对于滚波的演变过程研究尚浅,对滚波演化各阶段的发育特征亦未曾展开较为深入的探讨。本文采用超声波测量系统,对8种单宽流量、5种糙度和5种能坡下不同断面的滚波水力参数进行测取计算,并引入相对参数对坡面滚波流演变过程各阶段的水力参数演变规律进行分析,以更好地探明滚波流的演变规律及发育特征。研究结果表明:（1）单宽流量、能坡和糙度影响着滚波的演变发育过程:单宽流量的增加促进滚波的发育,主要体现在波高方面,促使波高增长速率加快,而对波速起抑制作用,减缓波速的增加速率;糙度的增加抑制了滚波的发育,使得波速、波高降低,但从影响程度来说,糙度的增加加大了波速对水体的影响程度,减弱了波高对水体的影响;能坡对滚波的影响程度与糙度密切相关,小糙度条件下,能坡的增加减弱了波速对水体的影响,加大了波高对水体的影响,大糙度条件下,能坡的增加加强了波速对水体的影响,而在波高方面,能坡的影响...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验水槽装置图
第二章研究目标、内容和试验设计15次为2-2、3-3、4-4、5-5观测断面，各断面间距离为1米。图2-2为试验水槽各观察过水断面。图2-3试验水槽各观察过水断面Fig.2-3theobservationsectionoftheflumeplexiglass2.5研究方案对于滚波演变规律的探究主要分为以下三个方面，分别是滚波影响因素的探究、滚波随沿程演变规律的探究以及滚波波体能量变化规律的探究。其主要方案如下：（1）坡面薄层水流滚波流特征参数及相对特征参数影响因素探究为了探究各因素对滚波的发生及发育的具体影响，本试验设置了5种糙度、5种坡度、8种单宽流量，通过研究固定断面上滚波各特征参数以及相对参数变化规律，以研究糙度、能坡、单宽流量对滚波的影响。（2）坡面薄层水流滚波流沿程演化规律通过研究沿程不同糙度、不同单宽流量和不同能坡下各个过水断面的滚波水力参数，计算各断面的相对水力特征参数进而得到滚波各个演化阶段的演化规律及特征。（3）坡面薄层水流滚波流的波形演变规律
西北农林科技大学硕士学位论文16通过研究不同能坡、不同单宽流量条件下固定断面（第4断面和第5断面）表征波体形状的各水力参数的变化规律，以研究波体形状的变化，进而为波体能量的研究提供理论基矗2.6滚波水力参数获取及计算本试验基于超声波测量系统对滚波进行测量。超声波测量系统主要包括超声波传感器、数据采集器和计算机终端三部分。试验时，传感器可进行一次槽底基准测量和一次水面测量，测量持续时间为30s，水深数据采集2000次，平均间隔时间为15ms，得到每一测点上水深随时间的变化图，进而推算出滚波的频率ω、波速u和波高h等主要特征参数。在试验中，每个观测断面设置两组测量装置，每组包括一前一后两个传感器，间距为0.05m，通过同一滚波经过前后两个测点的时间来计算波速；通过水深随时间的变化图识别波峰与波谷，进而得到波高；频率可由单位时间内经过固定测点的滚波个数求得，具体原理见图2-4。图2-4超声波系统示意图Fig.2-4Schematicdiagramofultrasonicsystem滚波的主要特征参数包括波速u、波高h、频率ω、相对波速V和相对波高H等。具体计算公式如下：波高h的计算公式为：21hhh（2-1）
【参考文献】：
期刊论文
[1]坡面水流滚波特征参数超声波自动测量系统构建与试验[J]. 杨苗,龚家国,张宽地,范典,赵勇,王浩. 农业工程学报. 2017(03)
[2]3种坡面流水深测量方法比较[J]. 胡国芳,张光辉,朱良君. 水土保持通报. 2015(03)
[3]模拟植被覆盖条件下坡面流水动力学特性[J]. 张宽地,王光谦,孙晓敏,王俊杰. 水科学进展. 2014(06)
[4]坡面流超声波水深测量系统研究[J]. 朱良君,张光辉,胡国芳,王兵. 水土保持学报. 2013(01)
[5]可冲刷坡面滚波影响因素的数值模拟研究[J]. 李侃禹,曹志先,谈广鸣. 应用基础与工程科学学报. 2012(06)
[6]人工加糙床面薄层滚波流水力学特性试验[J]. 张宽地,王光谦,王占礼,刘俊娥,吕宏兴. 农业工程学报. 2011(04)
[7]黄土坡面水蚀动力与侵蚀产沙临界关系试验研究[J]. 李鹏,李占斌,郑良勇. 应用基础与工程科学学报. 2010(03)
[8]降雨和坡度对坡面流水动力学参数的影响[J]. 潘成忠,上官周平. 应用基础与工程科学学报. 2009(06)
[9]可冲刷坡面滚波数值模拟研究[J]. 李侃禹,曹志先,刘青泉. 力学与实践. 2009(01)
[10]下降液膜的阴影成像法研究以及数值图像处理[J]. 卢川,段日强,姜胜耀. 核动力工程. 2008(03)
博士论文
[1]坡面径流水动力学特性及挟沙机理研究[D]. 张宽地.西北农林科技大学 2011
硕士论文
[1]坡面薄层水流滚波演变规律试验研究[D]. 杨苗.西北农林科技大学 2017
[2]模拟降雨条件下坡面薄层水流水动力学特性及滚波演化规律[D]. 王俊杰.西北农林科技大学 2016
[3]坡面薄层水流水动力学特性试验研究[D]. 范典.西北农林科技大学 2016
本文编号：3284608
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验水槽装置图
第二章研究目标、内容和试验设计15次为2-2、3-3、4-4、5-5观测断面，各断面间距离为1米。图2-2为试验水槽各观察过水断面。图2-3试验水槽各观察过水断面Fig.2-3theobservationsectionoftheflumeplexiglass2.5研究方案对于滚波演变规律的探究主要分为以下三个方面，分别是滚波影响因素的探究、滚波随沿程演变规律的探究以及滚波波体能量变化规律的探究。其主要方案如下：（1）坡面薄层水流滚波流特征参数及相对特征参数影响因素探究为了探究各因素对滚波的发生及发育的具体影响，本试验设置了5种糙度、5种坡度、8种单宽流量，通过研究固定断面上滚波各特征参数以及相对参数变化规律，以研究糙度、能坡、单宽流量对滚波的影响。（2）坡面薄层水流滚波流沿程演化规律通过研究沿程不同糙度、不同单宽流量和不同能坡下各个过水断面的滚波水力参数，计算各断面的相对水力特征参数进而得到滚波各个演化阶段的演化规律及特征。（3）坡面薄层水流滚波流的波形演变规律
西北农林科技大学硕士学位论文16通过研究不同能坡、不同单宽流量条件下固定断面（第4断面和第5断面）表征波体形状的各水力参数的变化规律，以研究波体形状的变化，进而为波体能量的研究提供理论基矗2.6滚波水力参数获取及计算本试验基于超声波测量系统对滚波进行测量。超声波测量系统主要包括超声波传感器、数据采集器和计算机终端三部分。试验时，传感器可进行一次槽底基准测量和一次水面测量，测量持续时间为30s，水深数据采集2000次，平均间隔时间为15ms，得到每一测点上水深随时间的变化图，进而推算出滚波的频率ω、波速u和波高h等主要特征参数。在试验中，每个观测断面设置两组测量装置，每组包括一前一后两个传感器，间距为0.05m，通过同一滚波经过前后两个测点的时间来计算波速；通过水深随时间的变化图识别波峰与波谷，进而得到波高；频率可由单位时间内经过固定测点的滚波个数求得，具体原理见图2-4。图2-4超声波系统示意图Fig.2-4Schematicdiagramofultrasonicsystem滚波的主要特征参数包括波速u、波高h、频率ω、相对波速V和相对波高H等。具体计算公式如下：波高h的计算公式为：21hhh（2-1）
【参考文献】：
期刊论文
[1]坡面水流滚波特征参数超声波自动测量系统构建与试验[J]. 杨苗,龚家国,张宽地,范典,赵勇,王浩. 农业工程学报. 2017(03)
[2]3种坡面流水深测量方法比较[J]. 胡国芳,张光辉,朱良君. 水土保持通报. 2015(03)
[3]模拟植被覆盖条件下坡面流水动力学特性[J]. 张宽地,王光谦,孙晓敏,王俊杰. 水科学进展. 2014(06)
[4]坡面流超声波水深测量系统研究[J]. 朱良君,张光辉,胡国芳,王兵. 水土保持学报. 2013(01)
[5]可冲刷坡面滚波影响因素的数值模拟研究[J]. 李侃禹,曹志先,谈广鸣. 应用基础与工程科学学报. 2012(06)
[6]人工加糙床面薄层滚波流水力学特性试验[J]. 张宽地,王光谦,王占礼,刘俊娥,吕宏兴. 农业工程学报. 2011(04)
[7]黄土坡面水蚀动力与侵蚀产沙临界关系试验研究[J]. 李鹏,李占斌,郑良勇. 应用基础与工程科学学报. 2010(03)
[8]降雨和坡度对坡面流水动力学参数的影响[J]. 潘成忠,上官周平. 应用基础与工程科学学报. 2009(06)
[9]可冲刷坡面滚波数值模拟研究[J]. 李侃禹,曹志先,刘青泉. 力学与实践. 2009(01)
[10]下降液膜的阴影成像法研究以及数值图像处理[J]. 卢川,段日强,姜胜耀. 核动力工程. 2008(03)
博士论文
[1]坡面径流水动力学特性及挟沙机理研究[D]. 张宽地.西北农林科技大学 2011
硕士论文
[1]坡面薄层水流滚波演变规律试验研究[D]. 杨苗.西北农林科技大学 2017
[2]模拟降雨条件下坡面薄层水流水动力学特性及滚波演化规律[D]. 王俊杰.西北农林科技大学 2016
[3]坡面薄层水流水动力学特性试验研究[D]. 范典.西北农林科技大学 2016
本文编号：3284608
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