3.1.2 草被密度对坡面流流速的影响 ................................... 19
第四章 草被覆盖条件下坡面流阻力计算模型 ................................ 29
4.1 理论分析推导 ............................... 29
4.2 坡面流阻力对草被密度的响应关系 ............................... 33
第五章 草被格局对相对水动力学参数的影响 .............................. 43
5.1 草被格局对坡面流相对水深的影响 ................................ 43
5.2 草被格局对坡面流相对流速的影响 ................................. 45
5.3 草被格局对坡面流相对雷诺数的影响 ........................ 47
第六章 草被格局对坡面水沙的阻控效应
6.1 数据及样品收集
自然条件下，降雨是黄土坡面径流的主要来源，而草被覆盖对削减雨滴动能、减少径流量与产沙量发挥了重要作用，是土壤侵蚀防治的关键措施之一。因此，探明草被覆盖对降雨产流侵蚀过程的影响对坡面水沙阻控机理研究起着至关重要的作用。黄土高原中部地处暖温带半干旱区，全年降雨主要集中在 6~10 月，易发生暴雨天气，地表产流以超渗产量为主，加之该地区土壤抵抗水流剥蚀的能力弱，气候地理条件导致了严重的土壤侵蚀和水土流失问题。坡面流是坡面产流中最主要且分布面积最广的地表径流形式。探究草被分布空间配置对降雨条件下黄土区坡面产流产沙过程的影响可为黄土地区坡面水土保持措施实施及生态建设提供重要科学依据。
试验前按照试验设计雨强对降雨系统雨强进行率定，调节水泵压力和降雨喷头开度，确保降雨强度和均匀度满足试验设计要求。每场试验降雨历时 30min。降雨开始后记录开始产流时间。产流开始后前 10min 每隔 1min 观测一次，以后每 2min 测量一次流速，并接取小区出口含沙水流一次（每次 30s），共计取样 20 份，并将试样进行烘干称重，计算样品含沙量。浑水温度用温度计观测 2 次。
第七章 结论与展望
7.1 研究结论
通过开展草被覆盖条件下水槽试验，研究草被密度与草被格局影响下的坡面薄层流水动力学参数的变化规律，建立草被覆盖下的坡面水流阻力公式。通过开展草被覆盖条件下动床模拟降雨试验，分析研究草被分布格局对坡面流水动力学参数的影响，探究降雨条件下不同草被格局对坡面产流和产沙过程和机理。研究得出主要结论如下：
7.1.1 草被密度对坡面流水动力学参数的影响
水流流量在 5 L/min ~ 15 L/min 时，水深随草茎密度增大时的增幅较小，最大水深均小于 5 mm。然而当流量大于 20 L/min 后，水深随草被密度增大的增幅更加明显，水深曲线的斜率明显大于小流量情况。 随草茎覆盖度增大，表面流速基本呈下降趋势，且流速减小幅度随草茎覆盖度也有变化。当流量为 15 L/min ~ 40 L/min 时，流速系数随草茎密度的增加而减小。阻力系数在草茎密度为 0.565% ~ 3.454%区间内增大，当草茎密度大于 3.454%后，阻力系数变化幅度很小基本在小范围内波动。
草被密度由 0.58%增大到 5.76%，雷诺数 Re 峰值的平均值在坡度 4°、8°和 12°条件下 1181 增长至 4122，流态由过渡流向紊流区发展。坡度和草被密度对坡面流流型的作用效果相互制约，草被密度增大时水流趋于缓流，而坡度变陡时水流趋向急流
7.1.2 草被覆盖条件下坡面流阻力计算模型
将草被对水流的阻碍作用与摩阻流速建立联系，将草被覆盖密度等效为产生相同水流阻力的粗糙单元，得出包含坡面粗糙度和草被覆盖密度的阻力计算模型。
水流阻力随密度增加呈非线性增长趋势，草被密度在 4.03% ~ 5.76%时，水流阻力增幅最大。可将水流总阻力划分为草被引起的形态阻力和床面粗糙引起的颗粒阻力。形态阻力对总阻力的贡献远大于颗粒阻力，当草被覆盖密度大于 2.88%，随流量增大形态阻力对水流总阻力的贡献值逐渐增大，随草被密度增大这一增幅逐渐减小。不同草被密度条件下形态阻力对总阻力的贡献有明显的区别。随草被密度增大，形态阻力在总阻力中的占比由 95%增加至 99%以上。草被密度在 1.73% ~ 2.3%之间时，形态阻力对总阻力的贡献出现下降，相对应的颗粒阻力占比会相应增加，这种情况易引起土壤颗粒的剥蚀和输送。
参考文献（略）
