本文關鍵詞：植草護岸糙率試驗研究及數值模擬

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【摘要】：植被是生態(tài)護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),導致部分岸坡及河床產生泥沙淤積,影響河道原有的過流能力。目前對植被與水流相互作用機理及采用草皮護岸后對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法和數值模擬法兩種方式進行植草護岸水流阻力特性的研究分析,研究成果可為護岸工程技術人員提供理論及設計依據。本次室內物模試驗選取代表性植物高羊茅為試驗用草,對18組工況下草皮試件進行沖刷測量并對試驗結果進行系統(tǒng)地分析研究。試驗發(fā)現(xiàn),植草護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。將試驗所得數據與力學理論相結合,分析了植草護岸糙率的影響因素及其變化規(guī)律,結果表明: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%;當坡面水深與植草高度的相對高度Dr0.44時,糙率值隨著坡面水深的增加而增大;當坡面水深與植草高度的相對高度0.44Dr1時,糙率值隨著坡面水深的增加呈減小趨勢;當坡面水深與植草高度的相對高度Dr1時,糙率值趨于穩(wěn)定。利用室內物理試驗所得試驗成果,對植草護岸水流阻力特性進行了數值模擬。建立標準k-ε方程湍流數學模型,利用計算流體力學進行數值計算。采用VOF法進行自由面處理,將植草段簡化為多孔介質段,假定多孔介質模型對湍流結構沒有影響,通過體積排水法確定多孔介質模型的孔隙率。將數值模擬結果與試驗測得結果進行對比分析,結果吻合良好,驗證了該物理試驗的可行性。
【學位授予單位】：沈陽農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：Q948;TV861

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