水生植物是河流的重要組成部分,可以改善河流生態(tài),保護(hù)河床穩(wěn)定,但也改變了水流結(jié)構(gòu)。本文在實(shí)驗(yàn)室水槽中采用有機(jī)玻璃棒模擬剛性植物,用粒子圖像流速儀(PIV)測量流速,研究含剛性植物明渠的水流結(jié)構(gòu)。主要研究時均流速、紊動強(qiáng)度、雷諾應(yīng)力三項(xiàng)基本流動特性在不同植物密度,不同淹沒度情況下的變化規(guī)律。主要研究內(nèi)容如下:(1)其他條件相同,植物密度不同時,上述三項(xiàng)流動特性發(fā)生變化。密度越大,植物阻水能力越強(qiáng),植物內(nèi)部流速越小,但在植物上部,流速逐漸增大,并在距離水面一段距離處超過密度較小時的流速;紊動強(qiáng)度最大值出現(xiàn)在植物頂端位置附近,植物密度大時的紊動強(qiáng)度自一半植物高度處至水面范圍內(nèi)大于密度小時情況,槽底至植物高度一半處表現(xiàn)不明顯;雷諾應(yīng)力在一半植物高度處至水面也隨著植物密度的增大而增大,在槽底至一半植物高度處雷諾應(yīng)力接近于0。(2)其他條件相同,淹沒度不同時,三項(xiàng)流動特性也隨之變化。淹沒度越小,距離槽底相同高度處流速越大;紊動強(qiáng)度最大值隨著淹沒度的減小而增大,但在植物上部紊動強(qiáng)度逐漸減小至小于淹沒度較大時的情況;雷諾應(yīng)力的變化規(guī)律和紊動強(qiáng)度類似。植物為非淹沒狀態(tài)時,植物間流速增大,紊動強(qiáng)度也明顯大于無植物時的情況,雷諾應(yīng)力很小,與無植物情況比較變化不大。(3)對比不同植物密度、不同淹沒度、不同斷面平均流速情況下的植物上部流速分布形態(tài),得出植物密度、淹沒度、斷面平均流速對植物上部流速分布形態(tài)的影響規(guī)律。選擇了幾種有代表性的工況與三種流速分布經(jīng)驗(yàn)公式作對比,發(fā)現(xiàn)單一的對數(shù)分布并不能完全滿足植物上部流速分布的表達(dá),只對于流速分布沒有明顯轉(zhuǎn)折的情況吻合較好,對于流速分布有明顯轉(zhuǎn)折的情況,從轉(zhuǎn)折處至水面公式計(jì)算值和實(shí)測值相差較大,分布形態(tài)有明顯不同。本文研究成果對含植物明渠水流結(jié)構(gòu)研究具有一定的參考意義。
【學(xué)位單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TV133
【部分圖文】：

圖１－１光滑明渠與含植物明渠明渠流速分布示意圖逡逑槐文信［４２］用朽NB分別研宄了含淹沒植物和非淹沒植物順?biāo)鞣较蛄魉俚拇瓜蚍植继劐义闲�，根�?jù)試驗(yàn)結(jié)果，得出含淹沒植物植物時流速分布呈如圖１－１所示的形式，而非淹沒植逡逑物的分布特點(diǎn)為槽底與水面流速小，中間流速大。閆靜［４３］認(rèn)為含非淹沒植物的均勻明渠逡逑流動，根據(jù)時均流速分布特點(diǎn)和質(zhì)量守恒，時均流速可以寫為流量，過水?dāng)嗝婕爸参锓皱义喜济芏鹊暮瘮?shù)。張英豪［４４］研宄了苦草對水流結(jié)構(gòu)的影響，分析了時均流速在垂向的分布逡逑情況，認(rèn)為植物的阻流面積影響著時均流速的分布。逡逑１．２．３含植物明渠紊動強(qiáng)度分布研究逡逑紊動強(qiáng)度反應(yīng)出水流脈動幅度的大小。研究表明，光滑明渠的紊動強(qiáng)度在床面達(dá)到最逡逑大值，向水面逐漸遞減，符合指數(shù)分布。而含植物明渠水流的紊動強(qiáng)度在植物層頂端位逡逑置附近達(dá)到最大值，向床面和水面遞減，如圖１－２所示。最大值出現(xiàn)的準(zhǔn)確位置尚無定論，逡逑其受到的影響因素眾多。逡逑%藉邋

本文編號：2807535