坡面薄层含沙水流水动力学参数提取的方法

针对坡面径流水深浅(1～5 mm)和水动力学参数(流速、水深等)提取困难,给坡面侵蚀径流水流结构、能量耗散及泥沙输移等的深入研究带来困难的问题,基于水动力学原理和相似性理论,通过“非常规比尺模型”将径流水深进行放大,来研究坡面薄层含沙水流的水流相似过程.结果表明:(1)当薄层含沙水流水深放大2.5倍,含沙量在10～320 kg/m3时,薄层含沙水流原型和模型的水面线(阻力)、流速、侵蚀地形的误差分别为0～0.1％,0.1％～5.3％,0.9％～4.9％,误差均在允许范围之内,原型和模型满足几何、运动等相似比尺转换关系;(2)水深在0.5～1.25 cm时,薄层含沙水流为紊流,原型和模型的流速垂向分布满足对数分布,可以用同一方程进行表达;(3)“非常规比尺模型”可以作为一种方法应用到薄层含沙水流的水动力学参数提取、水流结构、能量耗散、泥沙输移等的深入研究过程中.