坡面薄层水流是土壤水蚀过程的主要动力,搞清坡面薄层水流的水动力学规律是进一步研究侵蚀过程规律的基础。坡面薄层水流与一般明渠水流存在较大差异,其底坡一般较天然明渠流陡峭,相对水深很小,相对粗糙度大,观测困难,这些特点使得对坡面薄层水流的研究有相当的难度。本文查阅了大量资料,全面了解了坡面薄层水流水动力学规律的研究现状。关于坡面薄层水流水动力学的已有的研究主要集中在坡面薄层水流的流态以及阻力规律研究两个方面。由于用雷诺数判别坡面薄层水流流态当雷诺数在层流范围的时,阻力系数与雷诺数的关系并非如尼库拉兹和蔡克士大所做实验那样表现出层流的特性,因此,本研究试图探索判断和反映坡面薄层水流流态的新方法,以揭示坡面薄层水流阻力的内在规律性,为坡面土壤侵蚀研究提供理论依据。本文从如下两个方面对坡面薄层水流水动力学规律进行了研究:(1)坡面薄层水流流态判定方法的初步探讨。为了对坡面薄层水流进行定量描述,弄清坡面边界状况对薄层水流水动力特性的影响,采用室内定床阻力试验,在4种不同坡度(底破i=0.005、0.017、0.025、0.05)有机玻璃床面和4种不同坡度(底坡i=0.001、0.002、0.02、0.1)人工粗糙床面(砂粒粒径为0.5-1㎜)上对坡面薄层水流进行了试验研究。为了探索坡面薄层水流流态判定的新方法,本文对试验资料分别按两个不同的判数水力学二元流雷诺数与泥沙动力学绕流雷诺数进行了整理和比较,分析表明,绕流雷诺数能对定床坡面薄层水流流态的反映较为直观而清楚。(2)不同糙率坡面水力学特征的试验研究。在3种不同坡度(坡度i=5°、10°、15°)有机玻璃床面和人工粗糙床面(砂粒粒径分别为:0.5～1㎜、1～2㎜、2～5㎜、5～10㎜)上对不同糙率坡面水力学特征进行了试验研究。通过对不同糙率坡面水力学特征的试验,研究了定床薄层水流水力学参数(雷诺数、佛汝德数、阻力系数和流速)随床面糙率、流量和坡度的变化规律,并初步得出以下结论:A在床面和流量相同条件下,定床薄层水流雷诺数和佛汝德数均随坡度的增加而增大。B在坡度和流量相同情况下,随着坡面粗糙度增加,定床薄层水流雷诺数和佛汝德数均呈减小趋势;同时水流流速减小,阻力系数增大,即水流克服阻力做功所消耗的能量也增加。