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含刚性漂浮植被群河道水流特性试验研究

         
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水生漂浮植被常见于天然河流中,降低河流的过流能力,改变了水流结构,使得水流形态更为复杂。为了探究漂浮植被群作用下的水流特性,使用直径为0.01m的圆形玻璃棒模拟刚性漂浮植被,利用高速粒子图像测速仪(PIV)和无线超声波水位测量系统分别对流速和水位进行测量,通过水槽试验探究植被根系入水深度、植被布置方式、植被群密度对水流特性的影响。试验结果表明,漂浮植被对水流结构的影响较大。在水槽中布置漂浮植被群后,植被区最大水流流速沿垂向出现在植被群根部与水槽床面中间位置;最大紊流强度出现在植被群根部及床面附近区域,而最小紊动强度出现在植被群根部与水槽床面中间位置;当植被群根系入水深度增大时,植被群上游水面壅高和水面纵比降越大、植被群底部以下水流流速相应增大,但紊动强度变化幅度减小;沿水流方向,植被群同侧布置流速产生“增强效应”,异侧布置流速产生“减弱效应”;最强紊动强度发生在植被区与无植被区交界处;随着植被密度的增加,流速的变化幅度增强,紊动强度变小。植被根部下方自由水流区的流速随植被密度增大而增大,植被根部上方区域流速随植被密度增大而减小,流速沿垂向呈“S”型分布。

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