黄土护坡植物虹吸供水流量研究

论文摘要

黄土地区地质灾害频发,滑坡灾害最为严重,植物护坡作为经济有效的护坡技术被广泛应用。但由于黄土地区干旱少雨,降雨集中且多为暴雨,护坡植物在雨后干旱期易缺水枯死,植物成活率的降低使得护坡效果不佳。本文通过现场勘查、文献阅读等,借鉴虹吸技术在边坡排水等领域广泛应用的成功案例,基于植物护坡技术提出运用集水池储水,通过虹吸作用向植物供水的方法。其既保证植物的正常生长,又防止雨季降雨对黄土边坡的冲刷。该方法利用虹吸的免动力输水原理,具有输送距离远、流量可控的优势,通过将储水以微量释放的方式输送给护坡植物,形成滴灌效果,提高护坡植物的成活率。虹吸流量作为该方法应用的重要参数,对虹吸管布设、集水池规划有重要意义。本文对适合该方法的1-2mm虹吸管的虹吸流量展开深入研究,通过理论计算、物理模拟试验两种方式探索相关规律,总结得出如下结论:（1）虹吸过程中,虹吸管内压强随扬程上升而减小,虹吸管内产生大量气泡,此时的虹吸流量分为水流量和气泡量。虹吸供水需要得到其中的水流量,求解水流量需要先分析气泡流量,基于1-2mm虹吸管流速小的特点,采用相关理化定律推导出气泡量理论计算公式。表明其跟温度、扬程、氧气和氮气溶解量呈正相关,与管长、当地大气压呈负相关。与物理模拟试验结果对比后表明其变化趋势一致。（2）基于水力学相关理论,推导获得了虹吸流量的计算公式,与虹吸流量物理模拟试验对比后表明,理论值与试验值变化趋势一致,但试验值偏小。分析表明,该现象是由于在低扬程时受沿程阻力系数计算误差影响,在高扬程时受气泡阻力影响造成。通过拟合分析,得到1-2mm虹吸管虹吸流量经验计算公式,经误差分析满足精度要求。实际工程应用中既可通过试验获得虹吸流量,也可运用经验公式计算虹吸流量,两种方法为黄土护坡植物虹吸供水方法的工程应用提供可靠的依据。（3）物理模拟试验表明,扬程低于6m时,虹吸流量不随扬程变化而变化。当扬程超过6m时,虹吸流量与扬程呈负相关关系。虹吸流量与管径、高程差呈正相关,虹吸流量与管长呈负相关。局部水头损失对虹吸流量影响较小,占比不足1%,沿程水头损失对虹吸流量影响较大,占比超过99%。所以,虹吸管布设可忽略管线缠绕的影响。（4）物理模拟试验表明,1-2mm虹吸管的虹吸流量范围在为0.7L/h～4.0L/h。采用黄土入渗湿润体经验公式计算,管径为1-2mm的单根虹吸管提供的水分可最快4天浸润护坡植物的大部分根系,实际工程中可采用多根虹吸管给植物供水,以达到更快的补给效果。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 范雲鹤

导师: 孙红月

关键词: 黄土边坡,植物护坡,气泡量,虹吸流量,理论计算,物理模拟试验

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备

单位: 浙江大学

分类号: P642.22

DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.000181

总页数: 75

文件大小: 4618K

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