植被水流的糙率系数研究

摘要

在天然河道中,存在着各种水生植被,这些水生植被增加了河道的阻力,使河道的水位升高,水流的平均流速减小,降低了河道的行洪能力,所以研究植被与水流的相互作用对于河流的生态修复和河道整治等方面都有着重要的意义.本研究所做的实验是在武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室的玻璃水槽中进行的,采用软性PVC片和细钢筋分别模拟柔性和刚性植被在河道中的情况,植被分布采取平行排列的形式,每组工况控制在恒定均匀流条件下进行.由能量方程得到沿程水头损失,再根据曼宁公式得到不同工况下有植被和水槽共同作用时的糙率系数,随后撤去植被,测得无植被情况下水槽的糙率系数,两系数相减即得到植被的净糙率系数.实验得出植被的净糙率与水深、雷诺数和弗劳德数的关系.对于刚性植被和柔性植被,净糙率与这个三因素的变化趋势基本相同,即随着水深的增大,糙率先减小后增大,最后趋于不变;随着雷诺数的增大,糙率先减小后增大,然后趋于不变;随着弗劳德数的增大,糙率减小.