沉水植物不同断面布置方式的水动力特性响应过程

摘要

河道中部分断面分布有沉水植物的现象十分普遍，同时室内实验表明，水生植物对一些受污染水体可以起到净化作用，除此之外还能对河岸起到保护作用。然而河道分布有沉水植物时也会引起诸多问题：例如水生植被会增大河床糙率，使河道的水位升高，水流的平均流速减小，并且迫使部分水流动能转化成紊流脉动动能，降低了河道的行洪能力，改变了水体原有的流态。 因此了解和认知河道内沉水植物对水流的影响成为人们日益关注的问题。本文通过对半河道断面分布有沉水植物的河道水流试验来研究分析柔性沉水植物对水流的影响规律，主要内容如下： 通过沉水植物不同断面布置方式的水动力特性响应过程试验，分析了解河道植物区、无植物区、低密度植物区、高密度植物区和交界区内水流在不同水动力条件下水体流速、雷诺应力、紊动强度以及流场的分布情况，从中得出柔性植物对水体流态扰动的一些规律。 (1)植物区内流速在整个深度方向上呈“S”型分布；无植物区内流速在较大流量条件下呈“J”型分布，在较小流量条件下呈“C”型分布。 (2)雷诺应力的最大值出现在植物冠层的有效高度处，在低密度植物区内，雷诺应力最大值出现的位置比冠层有效高度稍高。 (3)植物区内紊动强度在整个垂线方向上呈现出不连续性，植物冠层以下区域内紊动强度较小，植物冠层以上区域内紊动强度明显增大。 (4)植物种植密度越大，二次环流形成的位置越高，也越靠近植物与无植物区的交界处。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究进展

1.2.1国外研究进展

1.2.2国内研究进展

1.2.3国内外模型模拟研究概况

1.3国内外研究不足

1.3本文拟研究内容

1.4研究技术路线

2实验设计

2.1实验装置

2.2实验材料

2.3实验仪器

2.3.1测量技术及工作原理介绍

2.3.2 ADV的操作设置

2.3.3 ADV采集数据的处理

2.4实验布置

2.5实验参数

2.6实验条件

2.7实验步骤

2.8本章小结

3不同断面布置方式的水动力响应过程

3.1实验组次

3.2水力参数沿垂线方向的分布规律

3.2.1不同水动力条件下水平流速沿垂线方向的分布规律

3.2.2不同水动力条件下雷诺应力沿垂线方向的分布规律

3.2.3不同水动力条件下紊动强度沿垂线方向的分布规律

3.3本章小节

4植物区与无植物区间动量交换规律

4.1不同工况条件下植物区与无植物区间动量交换规律

4.2本章小节

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

硕士期间参加项目及学术论文发表情况

致谢