模拟植被类型及空间配置对坡面流水动力学特性的影响

摘要：通过室内水槽模拟冲刷试验，研究缓坡坡降１．４％、流量０．６～１．８Ｌ／ｓ、非淹没条件下，植被类型（柔性植被、刚性植被）和植被配置格局（棋盘状格局、长条状格局、带状格局）对坡面流水深、流速、流态、达西阻力系数等水动力学特性的影响，探究其规律。结果表明：（１）与裸坡相比，植被具有雍水缓流作用，水深雍高１．４～２．８倍，流速延缓３１％～６５％，植被格局较植被类型作用更为明显，其中柔性植被、带状格局雍水效果最好。（２）坡面流态指数 ｍ 显示刚性植被、棋盘状格局条件下水流紊动性最强，而坡面综合指数ｋ显示柔性植被、带状格局对水流作用更强。（３）各试验条件下，水流流型以过渡流为主，主要受单宽流量影响而与植被条件无关；裸坡条件下水流流态为急流，植被覆盖下为缓流，受单宽流量和植被类型影响较小，棋盘状和带状格局影响较大。（４）植被使坡面平均阻力系数较裸坡增加约２．９～２０．５倍，缓流条件下阻流效果更好；植被类型较植被格局对阻力系数的影响更大，其中柔性植被和带状、棋盘状格局阻水效果更好，而沿程阻力系数变化显示带状具有明显的波动特性，棋盘状格局较为稳定，即水动力学条件更佳。