含沉水植物河道水流流速特性研究

第5期 (总第 3 0期 ) 6【章编号] 10— 8 6 (o 2 5 0010 文 0 9 2 4 2 1)0 - 0 - 5

吉林

水

利

21 0 2年 5月

含沉水植物河道水流流速特性研究丁瑞。洪大林，昌辉姬20 2 ) 109 (南京水利科学研究院，苏南京江

[要】梯形平底水槽中，塑料草模拟了沉水植物对水流的影响。结果表明：1流速不同、对植物高度不同摘在用 ()相的情况下。物对流速的影响是不同的；2含沉水植物的水流垂向流速分布曲线存在一条流速分界线，其上部植 ()在流速变大，下部流速变小，速分界线在植物冠层以上，相对水深 hH 03附近；3两株植物叶片之闻是否有交流在/= . ()

叉重叠对水流的阻碍作用是有区别的：交叉重叠时会额外增加水流阻力；流速分界线以下，片有交叉重叠有在叶时流速减小幅度较大。

[键词]水植物；向流速分布；物叶片交叉；速分界线关沉垂植流[图分类号]T 3 .中 V11 3[献标识码]B文

层以上区。

水生植物常可分为挺水植物、叶植物、浮沉水植物和漂浮植物。其中沉水植物是指植物体完全自然界众多河流及滩地上总是或多或少含有

沉于水气界面以下，根于底泥或漂浮于水中。本扎文针对沉水植物展开研究，主要研究沉水植物对流速的影响规律。

植物。水生植物能起到保护土壤，避免水土流失， 固滩固岸的作用。对河流的生态系统也有很好的

修复作用。然而，中植被的存在增加了河床的阻水力，使河道的水位升高，流的平均流速减小，且水并迫使部分河道水流能量转换成了在植被附近产生的紊流脉动动能，耗了水流的动能，河道的行消使洪能力降低。因此。针对含水生植物的河道开展一些研究工作 .对指导今后的工程实践有着重要的

2试验概况21试验水槽概况 .河道采用横断面为梯形的平底顺直水槽模拟，槽长 3 m、宽 1深 03边坡比 1,水 0底 m、 .m,:水 3

现实意义。 早在 12 9 6年，国科学家就开始对水生植物美的阻力特性进行了研究…。 e R e和 . l e提出水

流 P mr a流经柔性植物实际上就是一个动边界问题[::】

槽采用水泥砂浆抹面。水槽沿程布置 6个水位站 (##,相应布置 4个测流断面 ( M1 M4, 1一6 ) D一D ) 试验中水位测量采用测针，流速测量采用智能流速仪。每个流速测量断面布置 7个流速测点，沿水深方向，别测量 00表面 )02 06 08 1 (分 .(、.、 .、 .、.近 0底 )点的流速。五

Kue o w n等[6 3] -对含柔性植物的水流阻力及流速分布问题进行了试验研究，提出了柔性植物和水流的相互影响，并对垂向流速分布进行了分区。我国

大部分的沉水植物是柔性植物试验中采用

的研究起步较晚。本胜[、月珍[等研究了河黄石 8]滩种树对河道行洪的影响。时钟、艳红等 o李】对含植物河流平均流速分布进行了实验研究，对垂向流速分布进行了分区，为冠层区、渡区、分过冠

塑料草模拟。塑料草属柔性植物，在水流作用下发生偏转。塑料草含九瓣叶片，每瓣叶片长 42 m, . e最宽处约 07 m,座为圆形，径为 11m,叶呈 .e底直 . e草自然弯曲状，曲后高度约 2 e弯 . m。试验分别采用 5

[收稿日期]2 1— 2 0 02 0—7[者简介]ra (9 7 )男，苏宿迁人，士研究生，从事水动力学及泥沙研究。作 -;18一，江硕现 [金项目]文水资源与水利工程科学国家重点实验室基本科研业务费重点项目“生植物的水动力学效应及护坡关键技术研究”项目基水水 (编号：2 8 9 Y 00 ): :

吉林水利

含沉水植物河道水流流速特性研究草后的水槽照片如图 1。

丁瑞等 2 1 0 2年 5月

5 m、e 1 e 1 c的正方形布置来模拟沉水植 e 8 m、0 m、6 m

物对水流的影响。验采用全断面模拟。置塑料试布

(e正方形布置 ) 8m

(c正方形布置细部) 5m

图 l布置塑料革后的水槽

22实验条件 .

均流速基本保持在 01/、.m s03/。试验的 . s0/、 . s m 2 m水流条件见表 1。试验时水温在 2℃左右，动粘 5运

试验的控制水深分别选用 01、

.、.0 .0 01 02 m 5 ( 6以#水位站为控制水深 ),在每种控制水深下，

滞系数 1取为 08 7 1￣ S1 R, .9￣ 0 m -。 e为 8 7一 87 4 2 8为紊流； r 00一 O3, 75, F为 . 7 -为缓流。 O

分别施放三级流量，使无塑料草状态下的水槽平表 1

试验水流条件

有关。

3试验成果 31平均流速减小 .

水流条件不变的情况下 (流量、控制水深不

变 )塑料草间距越大，均流速减小值越小，,平即平均流速减小值随沉水植物密度的增大而增大。这说明植物的密度越大，植物对水流的阻碍作用越强。

水槽布置植物后，植物对水流有一定的阻碍

作用，流阻力变大，水水位雍高，速减小。不同植流物密度、同流量下的流速减小值如表 2所示。不 由表 2可见，同塑料草布置形式、级流量不各下水槽的平均流速减小值差别较大。c 5 m正方形塑料草布置形式、.3 m s流量下水槽平均流速减 00 9 T小值最大 . 42 c/: 1e正方形塑料草布为 .5 m s而 6 r a置形式、.3 m流量下水槽平均流速减小值最 00 2%小， 00 c/。为 . m s可见流速减小值与植物密度、 7流量

在相同的控制水深和塑料草布置形式下。流量越大，流速越大，均流速减小值越大。这说明平含沉水植物河道中，流速越大，沉水植物对流速的

影响越大 .对水流的阻碍作用越强。塑料草的高度不变，深在变，以本试验用水所植物相对高度 …… 此处隐藏：4846字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……