【摘 要】
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近年来,流经植被的水流的研究正成为各界学者关注的重点。由于植被的存在,植被区域水流的运动特性与一般明渠流不同;受植被阻滞影响,水流阻力也将明显增加。并且在真实情况下的水流一般为浑水,含沙量相对较高,所以对于植被区域水动力特性和阻力特性的研究就更为复杂。例如黄河下游漫滩洪水在有植被的地区发生后,其水动力特性及滩区阻力特性难以确定。本文首先对当前含植被水流运动特性、植被阻力特性以及水流含沙量沿垂线分布
【基金项目】
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国家自然科学基金重点项目:黄河下游滩涂碳氮过程及其环境效应研究（41930643）；
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近年来,流经植被的水流的研究正成为各界学者关注的重点。由于植被的存在,植被区域水流的运动特性与一般明渠流不同;受植被阻滞影响,水流阻力也将明显增加。并且在真实情况下的水流一般为浑水,含沙量相对较高,所以对于植被区域水动力特性和阻力特性的研究就更为复杂。例如黄河下游漫滩洪水在有植被的地区发生后,其水动力特性及滩区阻力特性难以确定。本文首先对当前含植被水流运动特性、植被阻力特性以及水流含沙量沿垂线分布的国内外研究现状进行梳理和总结,其次介绍试验装置和流程,明确试验的水流和泥沙条件,以模型玉米作为典型植被,开展水槽试验,进行植被区域水动力特性及阻力特性的研究。主要研究成果如下:（1）植被区域内的流速分布为“S”型,在受植被影响较小的区域内为“J”型。相对于无植被工况而言,在沿横向两侧均有植被存在的区域水流时均流速更大。植被区域淤积厚度的变化对流速分布有影响,植被淤积厚度越大,流速沿垂向分布的梯度就越大。（2）雷诺应力在紊流核心区呈线性分布,在粘性区呈对数分布;受植被的影响,雷诺应力在近床面区域出现负值。当植被处于非淹没状态时,雷诺应力沿垂向呈现对数分布,随y/Hv的增加而增加;植被处于淹没状态时,雷诺应力分布存在较为明显的断层现象,其分布规律大致呈现“S”型。（3）位于植被下游侧的水流紊动强度最大值出现在植被的枝叶区,其他测线的水流紊动强度最大值出现在近底面区域,水流紊动强度最大值与流量呈正相关。（4）对浑水条件下植被阻力特性进行试验研究,结果表明植被拖曳力系数CD、植被糙率nb、达西-魏斯巴赫阻力系数f均与随着水流雷诺数Re、弗汝德数Fr的增加而呈对数型减小。将以上阻力系数和水流系数建立对数拟合,拟合结果的相关系数较高,结论较为可信。（5）对植被区域水流含沙量沿垂线的分布进行了试验研究,结果显示植被上游侧的水流含沙量分布属于Ⅱ型,而植被区域和植被下游侧的水流含沙量分布属于Ⅲ型。位于植被区域水流的平均含沙量最大,植被上游侧的次之,植被下游侧的最小。
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