植物對(duì)河道水流特性的影響研究.pdf

1、隨著人們對(duì)生態(tài)型河道建設(shè)意識(shí)的提高，植物在河道護(hù)岸和生態(tài)修復(fù)工程中得到越來越多的應(yīng)用。在河道中種植植物，有利于凈化水質(zhì)，固灘護(hù)岸，美化環(huán)境。但是河道中植物的存在也增加了河道水流阻力，降低了河道的行洪能力。因此很有必要對(duì)含植物河道水流特性進(jìn)行研究。
　　本文通過分析國內(nèi)外學(xué)者對(duì)含植物河道水流的研究成果和不足，利用理論分析和數(shù)值模擬兩種方法對(duì)含柔性植物的河道水流和含剛性植物的河道水流進(jìn)行研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　?。?）

2、提出了一種植物對(duì)河道水流拖曳力計(jì)算的通用公式。總結(jié)前人學(xué)者對(duì)含植物河道水流流速垂線分布的經(jīng)驗(yàn)公式和解析公式，通過公式的推導(dǎo)，找出植物對(duì)河道水流阻力大小的影響因素，建立常規(guī)的河道模型，推導(dǎo)出了植物對(duì)河道水流拖曳力計(jì)算的通用公式。
　?。?）耦合RNG k-ε模型和VOF模型，對(duì)含柔性沉水植物河道的水力特性進(jìn)行三維數(shù)值模擬研究。將柔性沉水植物區(qū)域簡化為多孔介質(zhì)區(qū)域，以多孔介質(zhì)模型來模擬柔性植物對(duì)河道水流的影響，以植物帶前后壓強(qiáng)差結(jié)合孔

3、隙率確定多孔介質(zhì)模型的滲透率。模擬結(jié)果給出了河道沿程水位曲線、流速和紊動(dòng)強(qiáng)度等參數(shù)的垂線分布。將數(shù)值模擬結(jié)果和試驗(yàn)實(shí)測結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，兩者吻合較好。
　　（3）以單邊復(fù)式河道為研究對(duì)象，通過三維數(shù)值模擬研究在灘地上種樹對(duì)復(fù)式河道水流特性的影響。采用RNG k-ε雙方程湍流模型，VOF法對(duì)河道水面進(jìn)行跟蹤，只考慮樹干對(duì)水流的影響，將樹干簡化為順直圓柱體，在水流的作用下不發(fā)生變形和擺動(dòng)，對(duì)河道水流進(jìn)行三維數(shù)值模擬。分析結(jié)果給出了灘地和