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加糙床面明渠水流结构是河工模型试验研究的重要内容，但目前相关研究仍较薄弱，也较缺乏基于全场瞬时流速试验资料的加糙床面明渠水流特性分析。为揭示床面粗糙对明渠水流结构的定量影响规律，采用不同直径的圆形玻璃珠制作了3种加糙后水流流速和紊动特性的变化特征，取得了以下主要研究成果: (1)确定了密排加糙理论床面位置，光滑床面的纵向平均流速大于粗糙床面的纵向平均流速，且加糙粒径越大，纵向平均流速越小，垂向流速也存在相同规律;纵向流速沿相对水深垂线分布为对数分布。 (2)床面加糙会改变近壁脉动流速u、v的频率分布和组织结构，随着粗糙雷诺数Re*的增加，u变化范围逐渐减小;而v呈现相反的变化趋势;光滑床面近壁区呈现出清晰的高、低速条带结构，加糙后条带结构逐渐变得不规则甚至完全消失。 (3)床面加糙对垂向紊动强度的影响总体大于纵向，加糙后纵向和垂向紊动强度相对值在内区呈现不同的变化规律，流量相同时，粗糙雷诺数Re*越大，纵向紊动强度越小，而垂向紊动强度越大;床面粗糙对内区水流有密排加糙床面，基于光滑床面和密排加糙床面明渠紊流PIV流场测试资料，探讨了抑制纵向紊动和加强垂向紊动的双重作用，而对外区水流有加强纵、垂双向紊动的作用。 (4)无量纲雷诺应力、涡粘性系数和混掺长度随水深的增大均呈现先增大后减小的规律，加糙后内、外区的雷诺应力绝对值均增大，内区增幅尤为明显，雷诺应力增大的原因在于水流质点混掺强度和频次均增大。 (5)不同工况紊动能相对值在内区差异明显，随着水深比η的增大，紊动能差异逐渐较小，在水面附近趋于一致;加糙后内区紊动能绝对值总体减小，而外区紊动能绝对值有所增大。 (6)Q2、Q4事件是紊流产生和维持的关键过程，加糙后Q2、Q4紊流事件概率增大，高速流体清扫作用和低速流体喷射作用加剧，质点动量交换和能量传递增强，第2、4象限的雷诺应力和紊动能增大，增加了水流能耗，是水流阻力增大的原因。