陈 鑫，刘海茹，侯东英

(中国市政工程西北设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000)

坡面薄层流在自然界中很常见，坡面薄层水流是水土流失的重要因素，研究其水流特性对坡面流土壤侵蚀研究极为重要。目前，坡面薄层水流研究主要是采用实验室模拟试验方法，研究主要集中于阻力特性、平均流速和流态等方面，存在试验模型复杂、试验工况较多、工作量大等问题。且坡面薄层水流极小，水力条件复杂，测量误差较大[1-7]。

采用数值模型对坡面薄层水流特性规律的研究较少，且使用模型也并不统一。陈思等[8]从植被属性(柔性，刚性)、坡面流阻力、坡面流结构、数值模拟4个方面讨论植被对坡面流特性的影响，对目前研究方法进行比较及展望。刘战军等[9]以一维运动波方程为研究对象，给出Lattice Boltzmann方法的D1Q5速度模型在一维坡面流的数值模拟中的具体步骤，并将其计算结果与解析解进行比较，表明Lattice Boltzmann方法可以较好地应用于坡面流数值模拟中。冉启华等[10]基于室内人工降雨试验数据，通过水文数值模型对坡度5°～55°，雨强30mm/h～240mm/h范围内150种工况进行模拟，研究了坡面薄层水流阻力特性规律。王笑等[11]对比Roe格式的近似黎曼解方法与追踪自由表面的VOF方法，并构建了基于Roe格式的坡面水流水动力模型，模拟了自然降雨条件下的坡面流运动情况。

研究通过CFD方法，流场采用非定常隐式解法，近壁流动采用标准壁面函数法，方程离散采用二阶迎风格式，采用PISO算法对压力、速度进行耦合。……