[发明专利]水流冲刷条件下坡面地表糙率及入渗参数的估算方法有效
申请号: | 201510508668.1 | 申请日: | 2015-08-18 |
公开(公告)号: | CN105095669B | 公开(公告)日: | 2018-05-29 |
发明(设计)人: | 王全九;杨婷 | 申请(专利权)人: | 西安理工大学 |
主分类号: | G06F19/00 | 分类号: | G06F19/00 |
代理公司: | 西安弘理专利事务所 61214 | 代理人: | 李娜 |
地址: | 710048*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 水流冲刷 地表 下坡面 估算 运动波 变化关系 实测资料 出流量 解析法 示踪法 求解 坡面 水深 近似 | ||
1.水流冲刷条件下坡面地表糙率及入渗参数的估算方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:
步骤1,建立运动波方程,其方程为:
式(1)中,h为坡面水流深度/m,t为供水时间/s,q为单宽径流量/m
步骤2,解析法近似求解运动波方程,得坡面流量、水深随时间的变化关系,具体为:
首先,基于水力学线性水库原理,假设坡面水深随时间的变化率与入渗率呈线性关系,如式(2)所示:
式(2)中,c为比例系数,
将式(2)代入式(1),则单宽径流量表示为:
用Kostiakov经验公式描述水流冲刷条件下的入渗率,从整个流域考虑,整个坡面看作一个单元体,入渗率一致,水流从坡顶到达出口处的平均入渗时间为产流时间的一半,则水流冲刷条件下的土壤入渗率表示为:
式(4)中,t
将式(4)代入式(3),积分得单宽径流量随时间的关系式:
式(5)中,q
根据水力学原理,单宽径流量还可表示为:
式(6)中,n为地表糙率/m
则单宽坡面水深表示为:
坡面平均流速表示为:
解析法求解运动波方程,获得坡面流量、水深、流速随时间的变化关系,式中包含四个参数,分别是n,c,a,b,具体确定以上参数所需公式如下:
出口处单宽径流量的表达式表示为:
式(9)中,l为坡长/m;
水流冲刷过程结束后,整个坡面的水量平衡关系为:
I
式(10)中,I
根据以上公式,整个坡面的累计入渗量表示为:
式(11)中,t
总入流量可表示为:
式(12)中,t
总出流量可表示为:
结合式(10-13),可得:
坡面平均流速表示为:
当t=t
步骤3,结合水流冲刷条件下的实测资料,确定地表糙率及入渗参数。
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