曲线坐标系下考虑植被影响的三维水沙数学模型

建立曲线坐标系下的三维水流泥沙湍流运动模型模拟弯曲渠道内布置水生植被后的水流结构和河床变形分布,计算了试验室60o弯道内流经植被的水流流速平面结构和断面分布以及不同植被布置情况对水流泥沙运动和床面变形的影响。数值结果较好地再现了试验规律。计算结果表明在弯道内布置植被会改变水流流速分布情况:植被覆盖区域的水流流速降低、弯道内二次流减弱和泥沙运动减弱,而非植被覆盖区域的水流流速增大、断面二次流依然存在且泥沙运动加剧。通过比较两种水生植被布置条件下的床面变形情况,发现合理布置植被可以减缓凹岸的泥沙侵蚀,但也会加剧凸岸的泥沙淤积。     

河渠不恒定流计算的瞬态法解

一、前言河渠中水流的不恆定流动是复杂的运动形式。在近代文献中河渠不恆定流計算的基本方法为特性线法与瞬态法,本文研究瞬态法,提出了流动方程組的函数网解,改进并簡化了瞬态法的繁重計算过程。通常,在研究河渠不恆定流时,假設水流中的水力要素无論随时间或沿流程的变化均为徐变的,并假定在所給断面中水流的基本特性是平均流速。在上述基本假設下,可导出河渠中不恆定徐变流的微分方程組:     

柔性植物消浪及沿程阻流特性试验研究

采用聚乙烯仿真绿色植物模拟柔性植物,通过物理模型试验研究了柔性植物对波高和断面流速分布的影响,结果表明:波高消减系数大小与水流速度大小无明显关系;植物出水0.5倍波高时消浪效果最好,水深越大波浪消减效果越差;柔性植物使断面流速在植被上部冠层区域减小,特别是植被带中和植被带下游边缘处,冠层区域流速减小显著;水流通过植被带以后,在植被带下游断面流速垂向分布逐渐恢复至与上游断面一致,但大流速情况下流速恢复较慢;波流共同作用下断面流速的垂向分布与纯流速作用下基本一致,但在波浪作用下断面流速减小区域有下移趋势。     

挺水植被弯曲变形对水流阻力的影响研究

为研究挺水植被在水流作用下发生的弯曲变形对水流阻力影响,通过明渠水槽实验对不同水流条件下单株挺水植被的弯曲变形状态及其水流阻力进行了观测分析。研究结果表明,挺水植被从完全直立转变为挺水弯曲摇摆状态时,水流阻力随着植被弯曲变形程度加剧而增加;当植被由挺水状态转为淹没状态时,水流阻力显著降低;当植被处于弯曲摇摆的淹没状态时,水流阻力同样会随着植被弯曲变形程度的加剧而增加;但是,当植被的弯曲变形增加到使得植被处于完全倒伏时,水流阻力反而会减少。研究成果有助于平衡河流生态治理与汛期泄洪的关系。     

含淹没柔性水生植被群的弯道水流特性PIV试验研究

为了研究淹没柔性水生植被对弯道水流的影响，采用水槽试验的方法，在U形弯道水槽凸岸的25°和45°附近布置相同种类的塑料草模型植被群，设置植被密度分别为密集和稀疏2种工况，采用自动水位测量系统和粒子图像测速仪(PIV)等仪器分别测量了在不同工况下植被附近及U形弯道水槽内水流的流速和水位，研究不同密度(株数/m²)的柔性水生植被对水流运动规律的影响。同时，利用测量结果对水位变化、水流流速分布、横比降变化、水头损失、水力坡降等规律进行分析。试验结果表明，弯道凸岸的水流在不同植被密度下各个断面(25°、45°、60°、90°、120°、150°、180°)的流速大小变化均呈先下降后趋于平稳的趋势；凹岸的水流在不同植被密度下各个断面的流速大小变化情况差异较大，在60°断面密集植被的流速小于稀疏植被的流速，同时在150°断面大幅度上升后再下降并在弯道出口处大于稀疏植被的流速；植被群增大水头损失和水力坡降，其中密集植被群影响最大。     

生态型河道水流特性研究现状

针对生态型河道中植被用于水质改善和美化景观时破坏了原来河道中水体结构的问题，回顾了国内外有植被河道水流特性的研究进程，从试验模拟和数值模拟两方面总结分析已取得的研究成果，认为水中植被的存在改变了原来水流的运动特性，并对影响水流特性的各种相关因素进行分析探讨，指出目前研究方法存在的局限性。鉴于生态型河道水流问题的复杂性，指出实际工程中应综合考虑多方面影响，合理种植植被，并对今后的研究进行展望。     

明渠不恒定流一维计算综述

一、概述河渠不恒定流是指天然河道或人工渠道中流量、水位、流速和过水断面等因素随时间而变化的水流运动,自然界绝大多数的水流属于不恒定流:潮汐河口和感潮地区的水流运动更是如此。     

滩地种树的复式断面河渠水流归槽长度计算

应用尾流理论推导了滩地种树的复式断面河渠水流归槽长度的计算式，其计算结果与物理模型试验实测结果较为吻合。     

新型人造植被水流中的能量平衡机理研究

该文研究了新型人造植被水流过水断面上的能量平衡机理。新型人造植被的形式是以有效增大水流阻力，增加航深，并且对环境友好为目的而提出的。当其半覆盖明渠水流时，水流的过水断面将主要分为植被区和非植被区，由于植被阻力的影响，两区域之间会形成明显的速度差，进而导致两区域之间能量的传递输移。该文基于文献中的实测流速以及过流断面能量平衡理论，推导得到了水体的能量产生项，能量耗散项和能量输移项的计算表达式。研究结果表明在横向方向上：(1)能量耗散值在植被区与非植被区交界面附近达到最大；(2)植被区内的能量输移值小于零，证明在该区域内，能量产生值不足以弥补能量耗散值，额外亏损能量由非植被区的剩余能量补充；(3)点源或某平面内，能量产生项等于能量耗散项与能量输移项之和；(4)植被与水流的相互作用对水流能量耗散的促进作用大于植被对水流能量耗散的抑制作用。     

环境渠道水流运动特性研究进展

在分析生长有植物水道中的水流运动现象基础上，详细回顾了对有植被的河道水流特性问题的研究状况，根据植被类型、植被在河道中的分布情况和对水流的影响程度，从水流阻力和水流结构两方面探讨了植物对水流运动的影响机理，指出已有研究虽取得了不少有价值的成果，但大多数是水流和植物条件比较均匀和单一的情况，有必要对植物分布不均匀和不同相对位置的水流运动情况等问题开展进一步的研究。