含淹没植物的河流垂向紊动结构

摘要

淹没植物的存在使河流中水流的垂向紊动结构发生变化,对泥沙悬浮、输移和物质交换产生重要影响.实验观测了含植物河流中流速垂向分布,分析了剪切应力和紊动强度的垂向变化,并以经验和理论公式估计了涡动黏滞系数和普朗特混合长度的数值.研究表明:流速垂向分布在植物冠层顶部出现拐点;同时剪切应力和紊动强度达到最大;植物的柔弹性使冠层顶部出现漩涡;冠层以上区域水流受漩涡影响微弱,冠层内上部区域漩涡扩散出现垂向动量交换区,冠层底部因漩涡无法穿透植物进入,出现纵向动量交换区.