【摘要】： 論文針對生態(tài)特征垂向變化較大的植被群落之間水流特性研究較少的現(xiàn)狀,選擇生態(tài)特征垂向均一和變化較大的蘆葦、灌木和草本群落,設(shè)計了六種群落組合,利用室內(nèi)水槽試驗分析不同流量和植被密度時各種群落之間植被生態(tài)特征參數(shù)對水流特性和污染物縱向離散的影響。研究結(jié)論如下: 1)垂向上,植被群落之間水流流速隨直徑增加而減小,隨植被柔韌性增加而增加。灌木完全淹沒后,流速垂向分布可以分為兩個區(qū)域:一個為植被高度范圍,另一個為植被冠層以上。植被冠層之上流速分布基本一致,呈對數(shù)曲線形式;植被高度范圍內(nèi)流速分布隨其生態(tài)特征參數(shù)的垂向變化不同可以用不同的曲線描述。紊動強度垂向分布曲線上存在三個拐點:一個位于莖干向冠層過渡區(qū)域,第二個位于偏轉(zhuǎn)點處,第三個位于冠層頂端處。 2)在均勻流條件下,基于水流受力平衡推導植被阻力系數(shù)與Darcy阻力因子的關(guān)系,結(jié)合伯努利方程和Darcy阻力公式計算植被群落阻力系數(shù),通過分析發(fā)現(xiàn)其隨直徑、水深、直徑雷諾數(shù)、水深雷諾數(shù)和相對粗糙高度的垂向變化規(guī)律均可以表達為冪函數(shù)或指數(shù)曲線形式。利用多元非線性逐步回歸分析方法建立了植被阻力系數(shù)垂向分布計算模型。 3)利用改進的單站法計算植被之間污染物縱向離散系數(shù),分析Nepf和Serra擴散模型應用于污染物縱向離散系數(shù)計算的可行性,結(jié)果表明兩個模型在應用于天然植被時精度都比較低。將污染物縱向離散系數(shù)與植被直徑、阻力系數(shù)和直徑雷諾數(shù)聯(lián)系起來,建立垂向生態(tài)特征參數(shù)變化較大的植被群落之間污染物縱向離散系數(shù)計算模型。 4)將植被阻力分別概化為繞流阻力和底部糙率,建立水深平均的二維水流數(shù)值模型。驗證結(jié)果表明:植被稀疏時,采用繞流阻力或?qū)⑵涓呕癁榈撞磕ψ钁Χ伎梢缘玫捷^好的模擬結(jié)果。植被稠密時,概化為繞流阻力時計算結(jié)果更接近真實值。
【圖文】：

3圖 1-1 黃河三角洲及研究區(qū)域示意圖黃河三角洲是國際重要濕地之一，是我國最年輕、分布最廣闊、保存最完整、總面積最大、受人類活動干擾相對較少的濕地，是東北亞內(nèi)陸和環(huán)西太平洋鳥類遷徙的“中轉(zhuǎn)站”、越冬地和繁殖地，在我國生物多樣性保護和濕地研究中占有非常重要的地位。其濕地類型主要有灌叢疏林濕地、草甸濕地、沼澤濕地河流濕地和濱海濕地五大類。自然保護區(qū)內(nèi)生長有天然蘆葦 3.3 萬公頃、天然雜

毒有機污染物 POPs、石油烴或農(nóng)藥、藻類毒素等。這些污染物隨著汛期漫灘水流或地下水進入濕地，對濕地水環(huán)境質(zhì)量及生態(tài)系統(tǒng)健康造成嚴重危害。此外，由于濕地植被的嚴重破壞，黃河河道兩側(cè)的岸灘受徑流侵蝕現(xiàn)象嚴重（如圖1-2），這跟植被覆蓋率不足有直接關(guān)系。為減少污染物和徑流侵蝕等現(xiàn)象對濕地生態(tài)系統(tǒng)的破壞，很有必要研究水流及污染物在植被群落之間的運移機理。圖 1-2 黃河下游河岸崩塌及濕地徑流侵蝕狀況黃河三角洲濕地是一個典型的由草本、灌木和喬木植物組成的豐富多樣的、第04期 惠二青：植被之間水流特性及污染物擴散試驗研究 B027-18-9
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：X52

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本文編號：2591729