含柔性植被明渠水流水力特性的试验研究

发布时间：2024-10-03 05:15

　　 采用粒子图像测速(PIV)技术对含柔性淹没植被明渠水流的水力特性进行试验研究。利用人造水草模拟天然柔性植被,对不同密度、不同流量条件下含柔性植被明渠恒定均匀流场进行了测量,得到了淹没植被情况下纵向流速、雷诺应力、紊动强度沿垂向分布与曼宁系数的变化情况。试验结果表明:纵向流速的垂向分布可以分为3区,包括自由水面区、中间冠层区和近床面区。自由水面区流速随植被密度增大而增大,中间冠层区与近床面区流速随植被密度增大而减小。雷诺应力与紊动强度的峰值出现在植被冠区顶部附近,并随着植被密度增大而增大。

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【部分图文】：

图1含柔性植被明渠水流试验装置及测量断面和测点布置(单位:cm)

试验用平底有机玻璃水槽，长7.3m，宽0.3m。进水流量由电磁流量计和电磁调节阀等组成的流量控制系统严格控制，水位通过下游尾门进行控制，稳水装置用于形成稳定的均匀流。利用丹麦Dantec公司的PIV系统进行数据的测量，PIV中激光器的功率为350W，测量频率5Hz。PIV....

图2试验柔性植被高度、宽度及试验水深(单位:cm)

试验主要考虑5种植被密度布置和2种流量，植被密度分别为100、80、60、40、20株/m2，试验流量分别为15、9m3/h。不同密度的植被布置如图4所示，具体各试验工况基本物理量参数如表1所示。图3固定植被的预钻孔有机玻璃板(单位:cm)

图3固定植被的预钻孔有机玻璃板(单位:cm)

图2试验柔性植被高度、宽度及试验水深(单位:cm)3结果与分析

图4不同植被密度的植株布置方式

对表2中的拟合结果进行分析可知:自由水面区，随着h/hv的变化，对数方程的斜率为lnx/x2>lnx/x>lnx。由拟合结果知，水流稳定时(4#断面)不同密度速度与经验公式相关性较好。4#断面自由水面区水流稳定，速度垂向分布呈对数律。随着植物密度增大对数方程斜率增大，自由水....

本文编号：4006795