柔性植物与刚性植物紊流特性研究

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1、文章编号：1000-4874(2008)-03-0158-08*柔性植物与刚性植物紊流特性研究1,21,2吴福生，姜树海(1.南京水利科学研究院,南京210029；2.水文水资源及水利工程科学国家重点实验室，南京210024)摘要：河流中的植物不仅影响河流的泄洪能力而且在生态的修复中起重要作用，因此对含植物明渠水流的阻力特性及紊流特性的研究显得非常重要。将河道中含植物的水流视为充分发展了的紊流，在实验室中用特定材料模拟柔性植物与刚性植物，通过水槽试验用三维ADV对淹没植物段紊流特性进行了测量研究

2、，分析了含淹没植物明渠水流的水力学特性及阻力特性并得出其曼宁糙率n的变化规律。对试验结果分析表明，含淹没植物的垂向流速分布不再符合指数分布；其紊流具有明显的各向异性特性；植物冠层交界处，水流紊动交换强烈，该处紊流强度及雷诺应力出现最大值。关键词：柔性植物，刚性植物，紊流特性中图分类号：TV133文献标识码：ATurbulentcharacteristicsinopenchannelwithflexibleandrigidvegetationWUFu-sheng1,2,JiangShu-hai1,

3、2(1.NanjingHydraulicResearchInstitute,Nanjing,210029,China;2.NationKeyLaboratoryofHydrology-WaterResourcesandWaterConservancyScienceinEngineering，Nanjing，210024,China)Abstract:Vegetationssupplygreateffectnotonlyonflooddischargebutalsoonriverrestorati

4、on.Itisimportanttostudythecharacteristicsofflowresistanceandturbulenceinvegetatedflow.Vegetatedopenchannelflowisconsideredasfullydevelopedturbulence.Flexibleandrigidvegetationismadeandmodulatedbyaspecialmaterialinthelaboratory.Flumeexperimentswerecar

5、riedoutonstudyingthevegetatedflowturbulenceandADVwasusedtomeasuretheperformanceofturbulence.TheresultsofhydraulicsandresistanceofvegetatedflowwereanalyzedandthevariationofMoninroughnesscoefficientwasobtained.Theresultsshowthatthevelocityprofileisnota

6、ccordwiththeexponentialruleandtheanisotropyofturbulentcharacteristicofflowis*收稿日期：2007-08-31（2008-01-31修改稿）作者简介：吴福生（1963－），男，汉，高级工程师，硕士。吴福生，等：柔性植物与刚性植物紊流特性研究159obvious.heflowexchangesviolentlyonthetopofthevegetation.TheturbulenceintensityandtheReynol

7、dsstresseswereachievedthemaximumvalue.Keywords：flexiblevegetation;rigidvegetation;turbulentcharacteristics［12］拾兵等，考虑树干在水中占有的体积比例，1前言将植物坝推广到足够长的植物群体，推导了树丛水流基本方程及其脉动形式，还建立了水流中树木变形、能量耗散及模型比尺的计算关系，为有植物水生长在河道中的植物是河流及湿地动力系统的流问题的研究提出新思路，但还需进一步的研究和基本要素之一。植物在

8、河道中构成了水中动物的生[13-15]试验验证。程艳、邱秀云、阎洁等，采用装饰境，同时也形成对水流阻力，使河道的水位升高，用的绿色塑料树模拟沙棘等柔性植物，探讨了该类降低其过流能力。基于行洪安全考虑，必须确定含植物对水流及泥沙运动的影响。植物河道的阻力机制。同时，植物对河流湿地的生[13]倪汉根、顾峰峰，用PVC模拟芦苇，在底态修复起重要作用，对其紊流机理的研究显得尤为坡为水平的玻璃水槽中对非淹没流条件下芦苇的重要。但其非常复杂，不仅与水流特性有关，而且阻水特性进行了试验，确定等效曼宁系数。Ne