急救方面的知识

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急救方面的知识范文第1篇

关键词：沥青混凝土路面；水破坏；原因；防治

Abstract: this paper mainly analyzes the water damage of asphalt pavement performance of the forms, the causes and prevention and control measures.

Keywords: asphalt concrete pavement; Water destruction; Reason; Prevention and control

中图分类号： TU528.42 文献标识码： A 文章编号：

1、概述

随着筑路技术的发展，近年来，各种不同类型的沥青混合料以其不同的特点被广泛地用于铺筑各级公路路面，使路面使用品质有了很大提高。沥青混凝土路面早期损害较为普遍，如路面沉陷、桥头跳车、车辙、泛油、坑洞等，造成这些病害的一个重要原因就是水破坏。

2、沥青混凝土路面水破坏的表现类型

2.1 坑洞、网裂及变形

在路面设计中，沥青表面层多采用密实型沥青混凝土，由于密实型沥青混凝土的压实度不够，均匀性不好，在雨季，雨水侵蚀到路面，水很快进入表面层，滞留于沥青混凝土的孔隙中，在重型车辆的反复作用下，产生动水压力使沥青从粒料表面逐渐剥落下来，所以沥青混凝土就失去应有的强度，面层将产生网裂和变形。

2.2唧浆、网裂

水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面，在大量高速行车作用下，自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表面的细料，形成灰白色浆。灰浆还可能通过水渗入沥青砼的局部小面积或个别通道被压唧到路表面，使路面产生网裂和变形。

2.3辙槽

自由水侵入沥青面层后，使沥青与碎石的粘结力减弱。在行车荷载作用下，滞留在面层下部的水使矿料、特别是粗粒粹石表面裹覆的沥青膜逐渐剥落，使沥青砼的强度逐渐减小，直到安全松散。在行车轮迹下向两侧（特别是向外侧）挤出，使轮迹带下陷，同时使其两侧鼓起，形成严重的辙槽。

3、沥青混凝土路面水破坏的原因分析

水害常以两种形式出现：软化和剥落。软化常以粘聚力的降低为特征，导致沥青混合料的强度、刚度降低；剥落指的是在水分的作用下，粘结力丧失导致沥青胶结料和集料分离。

3.1 作用机理

第一，水在沥青路面表面聚积后，水通过面层进入基层，基层的强度或水稳性稍差时，基层被侵蚀，基层表面颗粒变得松软，在行车荷载作用下，水被挤压，通过原孔喷回路面，并带走被水侵蚀掉的基层表面颗粒，形成唧泥现象。如此反复，由于基层的部分颗粒被带走，局部形成凹陷，沥青面层在短时间内托空，导致面层混合料的强度和劲度减小，在车辆荷载作用下，此处的面层产生较大的变形，沥青混合料内部的弯拉应力增大，当其拉应力大于其抗力时，沥青面层产生裂缝。同时由于泥桨进入沥青面层孔隙，阻碍了沥青混合料的二次结合，使沥青路面产生松散。

第二，水能进入沥青薄膜和集料之间，阻断沥青与集料的相互粘结，由于集料表面对水比沥青有更强的吸附力，致使沥青与集料表面的接触面减小，结果沥青从集料表面剥落，水分进入沥青混合料孔隙后，在外力荷载的作用下，沥青混合料产生弹性压缩变形，空隙瞬间变小，水被压从而形成强的压力流，对表面的沥青膜产生强的冲刷作用，造成集料与沥青膜剥离，导致沥青面层松散型破坏。

3.2粘附理论

水稳性破坏的作用机理，主要依据粘附理论。粘附指的是一种物体与另一种物体粘附时的物理作用或分子力，影响沥青与集料之间粘结力的因素有：a.沥青与集料表面的界面张力；b.沥青与集料的成分；c.沥青的粘度；d.集料的表面构造；e.集料的孔隙率；f.集料的含水量和集料与沥青拌合时的温度。

3.3沥青混合料的性质

3.3.1集料性质的影响

集料对水吸附能力的大小对剥落有至关重要的影响，酸性集料对水的吸附能力比沥青大减性好的石灰石及附能力相对较小，因此选用集料时应选用抗剥落性能好的石灰石及其他碳质岩石。

3.3.2沥青性质

粘附性高的沥青对低抗水分的置换比粘性低的沥青好，这是由于在粘性高的沥青中有较多的极性物质，并具有良好的润湿性。

3.3.3混合料级配

混合料的级配对沥青路面的强度耐久性和抗滑性能有着决定性的影响，合理调配集料

配合比，提高沥青路的密实度，减小孔隙率可以减少对路面的侵害程度。

4、减小水破坏的防治措施

水对沥青混凝土路面的侵害无处不在，减小水侵害关键在预防。就目前我国已建成通车的沥青混凝土路面而言，雨水透入沥青混凝土面层往往是不可避免的。因此必须从设计、施工及养护管理诸多环节，采取切实可行的措施，减少道路的水破坏。所以有效防治水破坏发生，应从以下几点着手：

4.1设计阶段，

早期修建的道路排水设计不够完善，较为突出的是中央分隔带没有设计相应的防排水设施，致使雨水通过中央分隔带渗入路面结构层内导致路面水破坏的增加。在挖方路段，由于路基路面的排水设计不够完善，造成路面破损状况较为普遍。在各层间设置粘油层，基层顶面设置封层，以利于层面间粘结和防水，在中央分隔带处设置防水建材和纵横向排水沟渗沟，在土路肩处采用等粒径碎石填料进行填筑，在挖方路段应根据现场实际情况有针对性地进行排水设计，以减少沥青混凝土路面的水破坏。

4.2提高施工质量

施工前原材料的选用必须规格、均匀、合理，配合比设计必须严密。在施工过程中必须注意沥青 混凝土拌和的均匀性，防止粗细集料离析。严格控制沥青混合料拌和温度、出场温度及碾压温度，混合料拌和温度过高容易造成沥青老化，与集料的粘附性也会明显降低，严重时会造成面层局部色泽不一致等现象。据国外有关试验数据表明，沥青混合料的温度低于90℃，实际上已不可能再被进一步压实。再者，尽量通过使用高效配套的碾压设备、增加碾压遍数等提高压实度以减小孔隙率，孔隙率大的位置越多水破坏现象越严重。

4.3注重压实质量

需要注重的环节有：沥青混凝土拌和厂必须整齐规范：原材料的选用必须规格、均匀和合理；路面压实度试验必须精确，并确保压实度；沥青混合料拌和工艺进一步提高；摊铺工艺应局部调整和改进；路面的层间粘结能力应设法加强。

4.4应用路面防水材料，减少路面水破坏

无论是何种沥青混合料，必须有一定的孔隙率存在，如在沥青混凝土面层表面涂上防水材料，形成一种不透水的薄膜封层，能使沥青中因降雨而集聚的水份基本没有或大为减少，从而基本消除沥青面层产生水破坏的外因，延长路面使用寿命，减少养护费用。

4.5加强超限、超载运输管理

采取严格检查的办法，通过强制卸载等手段，加强对超限车辆行驶的管理，减少道路的损坏。

急救方面的知识范文第2篇

摘要：随着现代土木工程和建筑工程技术的不断进步，混凝土技术开始逐步运用到了土建工程当中，并广泛推广开来。本文从混凝土施工前准备工作、混凝土施工过程中的施工工艺以及养护工作三个方面对混凝土施工技术进行研究，希望能够为相关研究提供一定的借鉴。

关键词：土建混凝土施工技术

0 引言

随着我国城市化建设进程的加快，建筑工程的数量也逐年增加，目前，混凝土施工技术在土建工程施工中为重中之重，科技水平的不断提升及新型建材的不断涌现，土建工程施工技术水平也得到了很大的提升。事实上，建筑项目混凝土施工技术有着很丰富的内涵，包含技术施工以及养护管理等多项施工技术。建筑施工企业只有做好混凝土施工技术中的每一项，才能够逐步实现这项技术的科学化发展。混凝土的施工技术对工土建工程的质量具有重要影响，也因此成为建筑行业研究的重点课题，虽然目前在施工的过程中还存在诸多问题，但只要我们不断探究，注意总结经验和教训，就一定会保证混凝土的质量，进而保证整个工程的质量。

1 混凝土的配料与搅拌

1.1 混凝土配合比

混凝土配合比是指根据工程要求、结构形式和施工条件来确定混凝土的比例关系。由于混凝土在生产过程中，体现混凝土质量的强度值总是离散的，这是由于原材料和施工条件的影响（如水泥、集料及外加剂等原材料质量及其计量的波动；用水量或集料含水的变化引起水灰比波动；搅拌运输、浇注、捣实、养护条件的波动；施工时气候变化），以及试验条件的影响（如取样方法、试件成型及试件养护条件的差异；试验机误差以及试验人员的操作熟练程度等），必然都会造成混凝土的离散性。基于混凝土的离散性这种情况的发生，我们要求配合比设计拟按正态分布理论、混凝土强度保证率不低于95%进行设计。

1.2 混凝土搅拌

应严格采用同一配合比，保证原材料的产地、规格、主要性能指标不变。根据气候、环境、运输时间、运输道路的距离、砂石含水率等情况，及时适当对原配合比（水胶比） 进行微调，确保混凝土的供应质量。为了拌制出均匀优质的混凝土，除合理地选用搅拌机外，还必须正确地确定搅拌制度，即一次投料量、搅拌时间和投料顺序等，投料顺序是影响混凝土质量及搅拌机生产率的重要因素，按照原材料加入搅拌筒内的投料顺序的不同，常用的投料顺序有一次投料法，二次投料法，两次加水法。与此同时，进场混凝土由搅拌站人员向现场检验人员逐车交验，交验的内容有目测混凝土外观色泽和有无泌水离析现象，试验员对每车的坍落度进行取样试验，坍落度不符合要求的混凝士严禁使用。在对混凝土进行浇筑前应严密检查模板的强度、尺寸、位置、标高等方面；严格检验钢筋和以及预埋件的数量、位置以及保护层的厚度，详细记录查后的数据；有效清理模板中遗留的杂物以及钢筋中的杂质；将模板中孔洞以及缝隙堵严；用清水将木模板进行湿润，不得积水。如果在基土或者地基浇注，一定要透彻的清理淤泥与杂物，进行排水处理。若在雨雪的天气下进行施工，不得露天进行混凝土的浇筑工作。浇筑混凝土工作应该遵循从低向高依层进行浇筑的原则，参照捣实措施以及构造形式等方面对每层厚度进行严格把关。

2 混凝土的浇筑

模板在工程中也是很重要的一点，模板质量的好坏也关系着混凝土的质量。当今许多工程施工中的模板都存在着微小空洞、不平、沾有垃圾、拼缝不密实、未涂隔离剂等现象，从而导致混凝土的表面出现蜂窝麻面。而过早的拆模，由于混凝土还未达到一定强度，既而损伤混凝土，将出现缺棱掉角现象。过早的拆模，还会导致混凝土失去支撑力，从而无法有效的与钢筋结合。振捣对于混凝土的强度也很重要，有的振捣时间不足，致使混凝土不够密实，而振捣的时间过长，将会引起大量石子沉淀、水泥浆漂浮在表面上等现象。针对那些钢筋密集的梁柱交接点，如不加强振捣，易引起混凝土蜂窝、空洞、漏筋等现象，影响到工程结构的安全。

3 混凝土的养护技术

混凝土之所以能逐渐凝结硬化是因为水泥水化作用的结果，而要产生水化作用就必须要有适宜的温度和湿度，那么为了保证混凝土有合适的硬化条件，不断增长强度，就必须对其进行养护。其中，覆盖养护是最常用的保温保湿养护方法，覆盖物应完好无损，表面应用草袋、砂土等柔软物质进一步加以覆盖。混凝土养护期间应注意采取保温措施，防止混凝土表面温度受环境因素影响（如烈日曝晒、气温骤降等）而发生剧烈变化。混凝土的养护要求：当混凝土拆模后可能与流动的地表水或地下水接触时，必须采取临时保温养护措施，使得混凝土获得 50％以上的设计强度为止，保温养护的时间最好能延长至14 天。

当环境水具有侵蚀作用时，如果条件许可，可以在上述养护措施的基础上进一步适当延长潮湿养护的时间。混凝土拆模之前，需定期测定浇注后混凝土表面和内部的温度，其中温差应符合设计要求。同时要注意，在冬季和炎热季节拆模后，如果天气产生骤然变化时，就应立即采取适当的保温或隔热的措施，防止混凝土产生过大的温差应力。混凝土进行养护工作对水泥完全水化有很大的帮助，加快了混凝土的硬化速度，防止混凝土在成型之后由于干燥、风吹、曝晒、寒冷等情况导致非正常的裂缝与收缩等。在完成混凝土的浇筑工作以后，要立刻进行洒水养护，确保混凝土的表面维持在湿润的状态。塑性混凝土应该在完成浇注之后 6-18h 进行洒水养护，低塑性混凝土要在浇筑结束以后通过喷雾进行养护，要尽快完成。养护混凝土的动作要具有连贯性，在养护期内应将混凝土的表面维持湿润。养护的时间一般应在 28d 以上。

4 结束语

在现代的土建技术中，混凝土施工的重要性已经毋庸置疑，混凝土作为多组成分构成的一种性能多样化的材料，其性能不仅与组成材料，包括水泥、砂石、水、外加剂、掺合料等的性能有直接关系，而且还与运输施工技术、施工环境及维护条件等有关。我们应在实际的施工操作中不断的发现问题，总结经验，提出适合自身情况的现代混凝土施工的新方法，新举措。

参考文献：

[1]刘大成.浅谈土建工程新型混凝土材料的应用[J].中国高新技术企业,2009(09).

急救方面的知识范文第3篇

现今建筑工程质量事故逐年增多，致使损失惨重。图1 为上海闵行区住宅楼倒塌事故。为了防止事故的出现，我们总结了许多事故出现的规律，其事故的原因一般都有相仿之处。本文重点研讨事故原因中的设计方面的问题。

1、现今建筑结构设计中存在的问题

1.1 钢筋混凝土承重构造体系类型、布设方面的问题。现今很多钢筋砼承重构造布设不科学，外形不规整。因为致使构造不规则的因素繁多，特别是针对异常繁琐的建筑外形，不可以用简设的定量标准来界定不规则性并限定范围。譬如钢筋砼建筑结构设计与施工规范中，仅表明了规则体的标准，没有定量界定规则与不规则体，也未对不规则体做出必要的设计标准，致使有些设计者通常很难掌握结构规则性，不少状况下，甚至服从业主与建筑师的指示，因而导致在实际项目中发生了一些规则性难题。并且配筋构造也不科学或不满足有关规范，对框架梁、框架柱未遵循抗震规范的规定设全高加密箍筋，柱箍筋未依照规定选用连接模式等。

1.2 基础与地基设计方面的问题。基础与地基设计是设计者比较关心的话题，这是由于该阶段设计的质量将对后期设计的落实有影响，而且地基基础造价也决定着整个工程成本。但许多工程未执行地质勘察工作，进行设计时，仅仅参考业主书面或笼统依照周围建筑物的基础资料。还有部分设计者未意识到软弱地基的缺陷，当选用换土垫层工艺改进软弱地基时，未采用换土垫层设计，只是普通地依照经验强化砂垫层承受载荷的水平，未验算垫层厚度及宽度，其既保证不了安全，又没节约资金。其次部分设计者对建筑进行设计时，在复核柱、梁及基础的荷载时未依照现行规范将荷载依照折减系数复核，因而引起选用显著偏大的荷载值。

在设计阶段，应选取能对不均匀沉降调节的协调性好，符合承载力及建筑物允许变形的要求方案。建筑应布设地下室以使地基的加载力及沉降量降低，对达到天然地基的承载力及上部构造的整体稳定性有好处。此外，重点关注设计中地方性规范。对软土基础上覆盖层厚度较厚地区的建筑，通常都需要选用地基处理的模式来使建筑物沉降的目标达成。但在选择地基整改方案时，必须仔细对上部构造及地基两方面的特性及周边环境探究，并依照工程设计需要，明确地基处理范围及要求符合的技术标准，以及多种处理模式的符合性。对多方案进行对比，最终选用安全、成本低的方案。

1.3 抗震设计验算的问题。有抗震要求的建筑设计中，不但要顾及到风荷载及竖向荷载，还要有优良的抗震性。建筑结构的变形能力及承载力共同对是否具备耐震力起作用。钢筋砼的构造是具备塑性变形的弹塑性材料。结构在地震影响下达到屈服极限后，其使用塑性形变来改进结构的延性，其改进了结构在强震下的完整性。我们设计采取的方式有强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱构件等。在结构柱端、梁端及剪力墙的强化区域，受弯筋在符合承载力及抗震性的状况下，应采取降低钢筋超配的手段。

1.4 楼板设计问题。楼板是建筑工程中的重要承重部件。假设对整个设计考虑不到位，设计质量问题很容易发生。在大楼板设计中一般将非承重墙的线荷载看作等效的均布荷载后，对板的配筋进行验算。但有些设计者对其验算错误。设计时对板的受力状态认识欠缺，错误的将双向板看作单向板进行核算。致使配筋严重缺失，导致板出现裂缝现象。

2、处理问题的对策

2.1 梁与板的跨度计算。一般状况下，一些概念及规范一般都只对常规的结构设计适用，而它不适用于宽扁梁结构。板梁结构实际上是安设一个刚性支座在梁的中心线上，将梁和板结合成一个变截面板。在扁梁结构部位，当板厚与梁高差不多厚时，选用板厚及梁边弯矩时，选用两者的数值大者。现实的设计中，在对梁配筋时应选用柱边弯矩，削峰是通常采用的，具有问题时一般都是不削峰的。

2.2 筏、箱形基础底板的挑板处理。从结构设计考虑，最为节约成本的模式是可以放置挑板并且可以把边跨底板钢筋调匀，假设选用通长的安设模式处理底板钢筋时，底板底面的通长筋也不会由于边跨钢筋而增长。当超出挑板位置时，基底的附加作用力就会显著降低，当在人工地基或天然地基的坎上设置基础时，那么加装挑板时最好选用天然地基，从而减弱整体的下沉量。假设荷载产生了偏心的问题，把挑板安设在某个特殊的部位时，就可以对沉降差进行调整并且预防整体性倾斜的问题的发生。

2.3 沉降计算处理。在基坑挖掘时，坑边摩擦角范围的基底土是要被限制的，因而其不具备反弹性，然而基坑底部的土具备反弹性，而回弹的土体就要求采用人工清理。假设基础面积大时，其限制力就较小，譬如箱基，在对其进行沉降的验算时就要依照基底的荷载力进行验算，被坑边土所限制的土体就可以当成具备安全性的，这是其验算得出的沉降值是要高于实际作业中的沉降值的缘由。而假设当基础面积不大时，那么其限制力是很大的，这时就对回弹的部分可以不计，因而在验算沉降时就依照基底的附加应力进行验算。

2.4 设计刚性楼面。为了使计算结构数值可以符合实际的展现建筑结构的受力情形，设计者应尽最大努力将楼层设计成刚性的楼面。假设有些建筑没有完全的符合刚性楼面的条件，然而其使用性是真实必须的，且建筑结构本身的设计效果是不错的，那么设计者在设计时就应选用斜向配筋、提升梁系梁板、提升边梁暗梁的配筋、选用双层的配筋方式等工艺，尽量满足因不符合的刚性楼板假定而造成的误差，使其满足刚性楼板的假定前提。[本文转自WWw.dYLw. nEt 医学论文]

急救方面的知识范文第4篇

【关键词】粮食 种植面积 指标体系

一、引言

粮食种植面积是保证国家粮食供给安全的重要前提，研究粮食种植面积是十分有意义的。国家粮价收购政策、农业从业人员、粮食进出口贸易、农民受教育程度、城乡收入差距等因素都影响着粮食种植面积，为综合度量各因素对粮食种植面积的影响程度，下文将建立指标体系进一步分析。考虑到数据的可得性，再参考现有文献研究成果的基础上，本文选取投入、产出及可持续发展三个方面的指标建立有关粮食种植面积的指标体系。为了更好的研究它们之间的关系，决定采用多元线性回归模型、Bagging、m-Boosting回归模型、支持向量机回归、决策树、神经网络等方法分别对其进行分析，以期得到最有效的结论。

二、方法介B

在研究变量对变量的影响或变量之间的关系时，人们最先想到的是回归，而线性回归模型的前提假设较多且要求较高，所以现实数据是很难满足这些条件，即使是满足，还要受到其他因素的影响，近年来，随着专家学者们对建模认识的逐渐深入，再加上计算机技术的快速发展，出现了诸如决策树、m-boosting等机器学习算法，这些算法模型在建模之前对数据没有做出任何假定，使用的是诸如一致性、无偏性等概念进行建模，能够很好的解决多元线性回归的不足，预测精度高，所以本文在建模中引入机器学习方法对粮食种植面积进行研究。

决策树（Decision Tree）是在已知概率的基础上，通过计算预期的净现值大于或者等于零的概率来评价某一项目运行的风险。随机森林是用随机的方式建立一个“森林”，森林里面有很多的决策树组成。Bagging与m-Boosting算法类似，区别在于Bagging训练集的选择是随机的，各轮训练集之间相互独立，而m-Boosting训练集的选择不是独立的，各轮训练集的选择与前面各轮的学习结果有关。神经网络本质上是人脑处理信息方式的简化模型。支持向量机（SVM，Support Vector Machines）有两种功能，一是对数据进行分类，二是对数据进行回归，目前主要用于对小样本、非线性及高维数据进行分类和回归。

三、实证分析

粮食种植面积指标体系的建立是从投入、产出及可持续发展三个角度出发的，投入是指种植粮食的成本，产出是指通过种植粮食获得的收入，可持续发展是综合考虑影响粮食种植面积的其他因素。具体的指标选择如下表：

其中：自然灾害成灾率=成灾面积/受灾面积；人力资本：受教育程度初中及以上劳动力

比重；农业劳动力比重：乡村就业人数占乡村总人口的比重；农业增加值比重=农业增

加值/国内生产总值。

数据来源于《中国统计年鉴2015》与《中国农村统计年鉴2015》，时间维度为1990～2014年。粮食最低收购价格用稻谷、小麦和玉米的平均价格计算。由于我国粮食最低收购价格政策是从2005年开始实施的，故粮食的最低收购价格只有2005年之后数据，2004年及之前的粮食最低收购价格用当年粮食的最低收购价格代替。

在建模之前为了消除数量级和单位对模型精确性的影响，对数据进行标准化处理，利用标准化之后的数据进行建模，可以得出各种机器学习回归方法关于训练集和测试集的错判率，具体如下表2：

由上表可知，利用随机森林建模所得的训练集与测试集的错判率最低，分别为0.084与0.729，故选择随机森林回归模型作为最终回归模型。通过随机森林回归模型可以得到每个变量的对粮食种植面积的重要性排名，结果显示农业劳动力比重、农业机械总动力、农用化肥施用量、农村居民家庭人均纯收入和农业增加值比重对粮食种植面积的影响排在前五位，其中前三名分别为劳动力投入、机械投入和资本投入，可以看到粮食种植的投入对种植面积的影响很大，排名第四和第五的指标属于地区经济发展水平，显然地区经济发展水平对种植面积的影响也是非常大的。

四、研究结论

为了保障粮食安全，我国需要将增加农民收入放在粮食保护政策的第一位。本文从投入、产出及可持续发展三个角度出发建立了粮食种植面积的指标体系，并利用多元线性、Bagging、m-Boosting回归模型、支持向量机、决策树、随机森林、神经网络等回归模型分别对粮食种植面积的影响因素进行了分析，分析表明，使用随机森林建模方法随机森林准确度最高。对影响因素的重要性进行度量可以发现，排名前五位的为农业劳动力比重、农业机械总动力、农用化肥施用量、农村居民家庭人均纯收入和农业增加值比重，可以得到粮食最低收购价对粮食种植面积有一定的影响，但其影响力低于农业劳动力比重与农村居民家庭人均纯收入。

参考文献

[1]王双英，王群伟，曹泽.多指标面板数据聚类方法及应用――以行业一次能源消费面板数据为例[J].数理统计与管理，2014，01：42-49.

[2]兰录平.中国粮食最低收购价政策研究[D].湖南农业大学，2013.

急救方面的知识范文第5篇

关键词：弗劳德数；坡度；排列方式；摩阻表面积；走向角；植被；坡面流

中图分类号：TV131；S151 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2017）04-0203-06

Abstract：[Objective]To explore the impact of vegetation arrangement and slope gradient on the overland flow Froude number Fr，in order to reveal the inherent law of overland flow Froude number Fr.[Method]Using artificial simulation tests，we systematically studied the relationship between Fr and K value，which is the friction surface area of a unit floor area，under different conditions including six slope gradients and three angles between the vegetation arrangement direction and water flow direction.[Results]In non-submerged flow，with the increase of K ，Fr would decrease first and then tend to be steady，and the value of Fr would increase with the increase of slope gradient.Within a certain range of slope gradient，with the same gradient，when Fr>1，with the same K value，the bigger the direction angle，the smaller the Fr.when Fr

Key words：Froude number；slope gradient；arrangement mode；friction surface area；direction angle；vegetation；overland flow

坡面流是造成坡面土壤分散、剥蚀和冲刷的关键因素，是径流侵蚀及地形演变的不竭动力[1-2]。当坡面存在植被措施时，坡面水流是一种特殊而复杂的水流形态，植被的存在改变了原来水流内部结构的同时必然增加了坡面流水流形态研究的难度；弗劳德数Fr是表征水流形态的重要参数，综合地反映了流速和水深的对比关系，代表着径流断面上的动能与势能的关系，开展坡面植被排列方式及坡度[HJ2.1mm]大小对坡面流弗劳德数Fr的特征规律研究，对水体流动特性的深入了解、土壤侵蚀的发生、坡面侵蚀产沙等问题有着重要的意义。

近几十年来，国内外诸多学者对含植被的坡面流问题进行大量研究， 试验证明植被的存在改变了坡面流的内部水力特性而使坡面流的相关研究复杂化，但植被的存在加大了土壤的抗蚀性，成为治理水土流失的重要生物措施[3-5]。Munoz-Carpena等[6]认为植被具有增大坡面水流阻力、减缓水流流速的作用，从而减小水流对土壤的侵蚀作用。杨春霞[7]对含草被的坡面进行了冲刷试验，通过对弗劳德数的研究表明草被对坡面流具有一定的阻滞作用；王俊杰[8]通过试验得出了植被覆盖条件下，曼宁系数与弗劳德数呈单调递减的幂函数关系；拜亚茹[9]通过变坡试验研究总结出了弗劳德数Fr、糙率n值及粗糙度Δ三者之间的关系。叶龙[10]采用人工植被坡面试验并引入植物分布特征角以探究在不同的底坡条件下植物的分布对坡面水流动力学参数的影响，总结出弗劳德数与流量、坡度呈正相关关系，与坡面流阻力系数呈现出良好的负相关性。张宽地[11]通过人工模拟试验认为随着试验坡度的增大，水流流态由缓流向急流区域伸展。Roche N等[12]研究了植被在部分淹没情况下的粗糙面上地表径流流态、水头损失、流速、佛罗德数、雷诺数等之间关系。Li & Shen[13-14]和Hsieh[15]通过布置圆柱来模拟树木，其试验结果表明：水流流速受到圆柱的布置密度及排列方式的影响，水流阻力也会随圆柱布置密度的增大而增大，并得出了糙率系数和平均流速与水力半径的乘积存在一定的函数关系的结论。李海波等[16]研究植被的不同种植方式对坡面流水沙的运动有何影响，研究结果表面，不同的植被分布变化对坡面流的扰动程度影响十分显著，使得水流的流速及流态变化也很大。张升堂等[17-18]研究植被的分布及排列方式的不同，地表糙率的取值亦不相同。

随着人类社会的发展，自然坡面多受到人类活动的影响而发生改变，如树木的种植、农田的耕作等，而这些人为的种植与耕作使得植被较为规整的分布排列在坡面上，当发生暴雨洪水时，不同坡度及植被不同排列方式对坡面流弗劳德数Fr有何影响是本试验的研究重点。

1 试验布置及方案

1.1 试验布置

试验在山东科技大学地球科学与工程学院水力试验室进行，采用长5 m、宽0.4 m、深0.3 m的矩形渠道，水槽分为上游平水段、试验铺设段、下游量水段。底板下放置钢梁以便调整渠道坡度，可变坡的范围是0.0%～3.0%。试验系统包括水箱、矩形水槽、量水堰、测压计等组成。在水槽与水箱连接处有流量控制阀门，流量变化范围为0～0.105 m/s（试验装置见图1）。试验铺设段的长度为3 m，在试验段长度范围内选取5个断面测量数据，断面1～2距离为0.76 m，断面2～3距离为0.74 m，断面3～4距离为0.75 m，断面4～5距离为0.75 m。水槽底部铺设有机玻璃板，板上钻孔用于放置模拟植物，采用直径d为0.003 m的塑料棒模拟刚性植物。试验设计了3种不同的玻璃底板用以模拟植被的不同分布，取3块有机玻璃板，分别在玻璃板上按与水流方向与植被排列方向呈15°、45°、90°夹角的有规律的钻孔，孔与孔的纵横间距a均为60 mm的固定间距“种植”于有机玻璃板孔内（试验底板见图2，图中FD为水流方向，RD为植被排列方向）。

1.2 试验方案

取断面2和4作为参考断面，在测压管中获取断面的测压管水头，从而计算出其水位，选取0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%共6种不同的坡度进行试验，设计了模拟“植物”与水流方向呈15°、45°、90°共3种走向角的底板，试验中通过流量调节阀门实现流量由小到大的调节，本试验引用了自变量K值（单位底面积下空间水流摩擦表面积）研究不同坡度、不同走向角下Fr与K值得数值关系，从而分析研究弗劳德数Fr的特征及其变化规律。

2.1同坡度不同走向角的Fr与K值关系的研究

同一下垫面情况下，植被不同的分布方式与水流流态的关系一直是本实验的研究重点，为了研究不同走向角下的Fr与K值的关系，本试验在坡度确定的情况下，设置了3种走向角研究其Fr与K值的关系。

当坡度为0.5%和1.0%时，见图3及图4，随着K值的增大，Fr均呈现出减小后趋于稳定的趋势；在坡度0.5%及1.0%时，在同一K值下，大多数试验点属于缓流状态，因此可以判断在坡度较小时，实验中的植被河道水流的重力是主导因素且走向角越大对应的Fr值越大；当坡度为1.5%和2.0%时，如图5及图6所示，当Fr1时，同一K值下，走向角越大对应的Fr值反而越大，但其走向角间的Fr差值甚小，三条Fr与K值的关系曲线近乎重合。

当坡度大于2.5%时，如图7及图8所示，三条不同走向角的Fr与K值的关系曲线总体呈下降趋势，但两两之间并无明显的规律可言。所以，坡度较大时，走向角对弗劳德数Fr值的影响已很小。

因此可以得出，植被在非淹没状态，走向角对流态是有影响的，在一定坡度范围内（本实验为坡度0.5%～2.0%），当Fr1时即急流状态时，同一K值下，走向角越大对应的Fr值反而越小。随着坡度的再增大（本实验为坡度≥2.5%时），三条不同走向角的Fr与K值的关系曲线两两之间并无明显的规律，走向角对弗劳德数Fr值的影响已很小。

2.2同走向角不同坡度的Fr与K值关系的研究

底坡的下垫面情况对地表的塑造、水土的保持、水流的流态及植被的生长有着决定性的影响。为了研究坡度对Fr的影响，本试验以植被与水流走向夹角确定的前提下，设置了6种不同坡度研究其Fr与K值之间的定量关系。

由下面三幅图可以看出，走向角为15°、45°、90°不同坡度下Fr与K值的关系均呈现随着K值的增大，Fr在坡度为0.5%～2.5%的范围总体呈现出先减小后趋于稳定的变化趋势，而在坡度为3.0%时，Fr随着K值的增大呈现出下降的趋势，但由于受到试验装置中流量的限制，坡度3.0%时在第12个试验点之后将不能获取更大流量的试验点，所以Fr-K值的关系曲线并未趋于平稳，是否能趋于平稳还有待进一步研究。在同一K值下，底坡坡度越大对应的Fr就越大，坡度越大K值的取值范围越小。且随着坡度的增大，水流流态由流区向急流区过渡。此结论与张宽地等[11]利用人工模拟植被试验对坡面流水流流态的研究所得的结论基本一致。

从试验结果与分析中可以得出：在以往的坡面流研究中，多以植被的覆盖密度、植被种类、植被的淹没程度等角度出发对坡面流水力特性进行试验模拟研究，而忽略了在同一坡度、同一覆盖密度下植被的空间变异性问题，忽略了同一下垫面情况下植被的排列方式对坡面流流量分配的影响，经过试验证明：在同一下垫面情况下，植被不同的排列方式会使得坡面流有不同弗劳德数的取值；而产生这种现象的主要原因是随着植被与水流夹角的改变，植被间的距离不断发生着变化，从而对下垫面的过水能力和流量的分配均有影响；从图9-图11均可以得出坡度是决定弗劳德数取值范围的重要因素之一。

3 结论

随着我国对生态环境建设的重视，植被是生态系统的基本要素，针对不同坡面，根据坡面来水量大小的程度，合理种植植被以控制水流流态，不但有助于植被的生长而且减少地表水土流失及洪涝灾害的发生，同时在生态环境建设方面也有很大的帮助。通过植物的排列方式与水流方向的走向角为创新点，对坡面流弗劳德数进行研究，得出以下结论。

（1）Fr随K值的增大呈现出减小的变化趋势，后趋于稳定。

（2）在一定坡度范围内（本实验为坡度0.5%～2.0%），当Fr1时，同一K值下，走向角越大对应的Fr值反而越小。

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