公路护坡坡面流水动力学特性模拟试验研究

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1、公路交通技术2013年12月第6期TechnologyofHighwayandTransportDec．2013No．6公路护坡坡面流水动力学特性模拟试验研究欧阳辉，张兰军，崔涛(招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067)摘要：以不同下垫面(裸坡、草被和混凝土)公路护坡为基准，研究在不同流量下，坡面水流水动力学因子弗汝德数n、阻力系数．厂与雷诺数髓之间的关系及特性，以此说明草被护坡在不同公路护坡方式中的优势。关键词：公路护坡；水动力学特性；草被护坡文章编号：1009—6477(2013)06—0151～05中图分类号：U416．14文献标识码：ASimula

2、tingExperimentalStudyonDynamicCharacteristicsofRunningWateronHighwayProtectiveSlopeSurfaceOUYANGHui，ZHANGLanjun，CUITaoAbstract：Withhighwayslopesofdifferentunderlayingsnl-faces(bareslopes，cover-hayandconcrete)asreferences，thispaperstudiestherelationshipbetweenhydrodynamicfactorsFroudenum

3、berFr，resistancecoeficientfandRenaultnumberReofrunningwateronslopesandtheircharacteristicstoexplainadvantagesofnodslopeindifferenthighwayslopeprotectionways．Keywords：highwayprotectiveslope；hydrodynamiccharacteristic；cover-hayslope为保护生态环境，提高景观影响价值并达到绿化及美化效果，在公路护坡设计中，越来越多地采用了喷播草种、植生带及植藤的护

4、坡方式。本文以坡面水动力学试验为基础，将裸坡、草被护坡及混凝土护坡进行了对比，对草被在护坡材料中的优势及重图1径流冲刷试验坡面要性进行了阐述，并分析了不同护坡模式下的水动力学特性。1试验内容1．1试验场地图2径流冲刷试验结构系统试验选择在江西省水土保持科学研究院的水土保持科技园内进行，因是室外试验，故为避免在不同试验设计流量为2．5、3．5、4、5、8、10、15、20、30、型式坡面上，径流在流动过程中各流束横向变化过40L／s，10个梯度，其是依据当地地表径流汇集后可大，将坡道设置为沟道。沟道长20m，底宽0．5m，能出现的最大径流量和科技园内径流小区观测资料间距

5、1～2m，如图1所示。来确定的。本文设定的边坡护坡坡度为12。(由于1．2试验结构此试验在南方红壤区进行，南方代表性的坡度为试验用水引自距坡面1km的池塘，由扬程泵运15。，若地表水平面的坡度超过15。，则地面径流的落至坡面上方的蓄水池内，其规格为1．2mx2mx2m；差会加大水土流失的临界点，更易于地表径流形成，然后由水泵将蓄水池内的水抽到稳流槽，水经稳流从而影响试验的代表性，故本试验根据当地地形和槽自流溢出至坡面。径流流量由水压表控制。试验试验条件，将坡度设置为与l5。相近的l2。)。系统结构图2所示。试验草沟内的草为百喜草，学名巴哈雀稗。其为收稿日期：2013—

6、07一l8作者简介：欧阳辉(1986一)，男，江西省九江市人，硕士，助工152公路交通技术2013血一种暖季型的多年生禾草，有粗壮多节的匍匐茎，枝条系是紧密相连的。高l5～80cm；叶片扁平，长20-30cm，郝～8mm。百2．2不同单宽流量下各坡面径流阻力系数．厂研究喜草在沟道内的覆盖率为90％。试验时，对坡面径流阻力系数．厂的分析采用宏观分析法。此方法较简单，且精度能够得到更好的保2试验结果与分析证，具体为：在坡面产流端量测径流的产流过程，并计试验在坡度为12。不变的情况下，采用lO种不算出径流水力学要素，从而得到水流．厂的变化特征。同的单宽流量分别对3种不同的坡

7、面进行径流冲采用Darcy—WeisbachlL3阻力系数公式进行计刷，测量试验过程中的基本因子坡面径流流速、水算，得到：阻力系数．厂变化与单宽流量成反比，随着深。经过计算得到坡面水流水动力学因子弗汝德数单宽流量的增加厂会逐渐变小；草被坡面．厂最大，裸n、阻力系数_厂与雷诺数如数值，经过统计分析得坡次之，混凝土坡面最小，说明坡面的阻力系数随着出以下结论。床面粗糙度增大而增加。2．1不同单宽流量下各坡面径流弗汝德数F，研究2．3不同单宽流量下各坡面径流阻力系数，与弗设有一坡面径流，h为断面1的水深，为微汝德数Fr关系研究波波速，△^为微波波高。假定条件