流經(jīng)柔性植物的明渠水流特性影響試驗(yàn)研究.pdf

1、本文結(jié)合科技部立項(xiàng)的國家863“十五”重大科技專項(xiàng)——鎮(zhèn)江水環(huán)境質(zhì)量改善與生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究及示范項(xiàng)目，選用和該項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)種植的天然水生植物形態(tài)相似的兩種塑料模型植物(一種為挺水一種為沉水)作為研究對(duì)象，研究?jī)?nèi)容主要分為兩部分：柔性挺水植物對(duì)明渠水流結(jié)構(gòu)的影響和柔性沉水植物對(duì)明渠水流結(jié)構(gòu)的影響。 本文實(shí)驗(yàn)量測(cè)儀器采用激光多普勒流速儀(LDV)，選擇二維相關(guān)采集測(cè)量。首先，通過實(shí)驗(yàn)研究分析了沒有植物時(shí)候的明渠水流結(jié)構(gòu)，得出了明渠水流的

2、流速垂線分布符合理論的半對(duì)數(shù)分布規(guī)律，其紊動(dòng)強(qiáng)度和雷諾應(yīng)力沿水深的變化都很小，近似于一條直線，尤其是雷諾應(yīng)力，在沒有植物的情況下，其值非常接近于零，只是在靠近渠底的部位有所增大，糙率系數(shù)的沿垂線分布變化幅度很小，近似于一固定值。 其次，通過實(shí)驗(yàn)分析了種植柔性挺水植物時(shí)候的水流結(jié)構(gòu)的變化。流速垂線分布分為兩段，以植物的莖桿和枝葉分叉處為拐點(diǎn)，上部流速變化不大，近似成一垂線，下部則逐漸增大；紊動(dòng)強(qiáng)度和雷諾應(yīng)力的分布有相似之處，都在植

3、物的莖桿與枝葉的分叉處有一個(gè)極大值，隨著水深的水流的紊動(dòng)有減弱的趨勢(shì)。 再次，通過實(shí)驗(yàn)分析了種植柔性沉水植物時(shí)候的水流結(jié)構(gòu)的變化。流速垂線分布呈“S”型，分為三個(gè)區(qū)域，即植物內(nèi)部區(qū)，過渡區(qū)和上部區(qū)，植物密度對(duì)過渡區(qū)內(nèi)流速影響顯著，在該區(qū)內(nèi)，植物種植密度越大，流速梯度也越大，植物密度對(duì)植物內(nèi)部區(qū)和上部區(qū)的流速分布沒有明顯影響；水流的紊動(dòng)強(qiáng)度和雷諾應(yīng)力都明顯增加，它們?cè)诜植家?guī)律上有相似之處，都是在植物頂層的位置上達(dá)到最大值，說明在此