植被弯曲形态对水流的阻力效应研究

植被化生态河道的阻力特性是环境水力学的研究热点之一。为探寻柔性植被不同弯曲倾角下的阻力特性,利用圆柱铝棒进行弯曲模拟柔性植被,并采用测力装置,对不同倾角状态下圆柱铝棒及流速范围开展室内水槽试验,首先研究直立圆柱铝棒阻力与流速之间的关系,得到的拖曳力系数C_d符合已有研究,同时验证了测力装置的可靠性;随后开展不同倾角下的植被阻力试验,得到Vogel数随着倾角的减小呈逐渐降低最后突增的趋势。当植被弯曲时,已有的刚性直立植被丛模型不再适用,通过引入与倾角相关参数C_θ对模型进行修正,显著提高了模拟精准度。研究结果可为生态植被化河道水力学精准模拟提供技术支撑。     

基于植被粗糙度的生态渠道阻力系数研究

天然渠道中遍布种类众多的水生植被，河道中的植被在改善水质、减少水土流失和生态修复中起到了重要作用，但同时也会产生阻力，影响河流流速的大小以及流量的分布。本文通过对植被化河道阻力系数进行理论分析，分析出相对粗糙度和阻力长度是影响植被阻力系数的两个关键因子。通过收集到的不同学者不同工况条件下刚性植被的实验数据，利用遗传算法获得植被阻力系数的计算公式。最后通过对比实验及验证组的实测数据与公式计算值，验证该公式对于计算植被阻力系数的精确性。结果表明：本文提出的植被化生态渠道的阻力系数公式相对简洁，模拟精度较高，为阻力系数公式在植被化渠道中的应用提供了参考，对植被化渠道的流量预测及生态修复提供了理论依据。