本文關(guān)鍵詞：植草護(hù)岸糙率試驗(yàn)研究及數(shù)值模擬

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【摘要】：植被是生態(tài)護(hù)岸工程中常采用的生態(tài)工程措施,植被可以減緩近岸流速,且能夠加固根系和制約土體,有效防止水流對(duì)河岸的侵蝕。但是植物的存在改變了岸壁原有的糙率,增大了水流阻力,影響水流流態(tài),導(dǎo)致部分岸坡及河床產(chǎn)生泥沙淤積,影響河道原有的過(guò)流能力。目前對(duì)植被與水流相互作用機(jī)理及采用草皮護(hù)岸后對(duì)原有岸坡糙率的影響的研究還較少,為此本次采用物理試驗(yàn)法和數(shù)值模擬法兩種方式進(jìn)行植草護(hù)岸水流阻力特性的研究分析,研究成果可為護(hù)岸工程技術(shù)人員提供理論及設(shè)計(jì)依據(jù)。本次室內(nèi)物模試驗(yàn)選取代表性植物高羊茅為試驗(yàn)用草,對(duì)18組工況下草皮試件進(jìn)行沖刷測(cè)量并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)地分析研究。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),植草護(hù)岸糙率值的大致范圍為0.021～0.083,主要與水流條件、植物種植高度、種植密度有關(guān)。將試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)與力學(xué)理論相結(jié)合,分析了植草護(hù)岸糙率的影響因素及其變化規(guī)律,結(jié)果表明:植草高度每減小6cm,糙率值減幅20.5%～28%;植草密度每增大1倍,糙率值增幅28.2%～36%;當(dāng)坡面水深與植草高度的相對(duì)高度Dr0.44時(shí),糙率值隨著坡面水深的增加而增大;當(dāng)坡面水深與植草高度的相對(duì)高度0.44Dr1時(shí),糙率值隨著坡面水深的增加呈減小趨勢(shì);當(dāng)坡面水深與植草高度的相對(duì)高度Dr1時(shí),糙率值趨于穩(wěn)定。利用室內(nèi)物理試驗(yàn)所得試驗(yàn)成果,對(duì)植草護(hù)岸水流阻力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬。建立標(biāo)準(zhǔn)k-ε方程湍流數(shù)學(xué)模型,利用計(jì)算流體力學(xué)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。采用VOF法進(jìn)行自由面處理,將植草段簡(jiǎn)化為多孔介質(zhì)段,假定多孔介質(zhì)模型對(duì)湍流結(jié)構(gòu)沒(méi)有影響,通過(guò)體積排水法確定多孔介質(zhì)模型的孔隙率。將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)得結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果吻合良好,驗(yàn)證了該物理試驗(yàn)的可行性。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：Q948;TV861

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