本项目采用LDV和ADV以及流动显示技术手段,结合实验和理论分析,对于模拟植物条件下的河道的水流阻力,紊流特性,泥沙起动、沉速、悬沙浓度、污染物扩散进行了全面的研究。主要取得了以下研究成果(1)基于水流阻力等效,提出了等效综合曼宁糙率系数的概念和计算公式;通过受力分析,建立了植物整体阻力系数公式。同时通过因次分析法,结合实验分析,建立了植物阻力系数的经验公式(2)建立了非淹没植物条件下时均流速公式。给出了淹没植物条件下,植物密度、淹没度对平均流速的影响;结合含刚性淹没植物明渠纵向平均流速、紊动强度、雷诺应力、偏态系数垂线分布规律,指出植物顶部为紊动能产生源和紊流猝发激发点;建立了三维含植物明渠水流大涡模拟模型及含淹没植物明渠水流流速分布的智能模型。(3)建立了非淹没植物的泥沙起动流速公式;建立了植物条件下的泥沙沉速公式;提出紊动扩散势的概念对植物条件下的悬沙浓度分布规律进行了科学解释。(4)利用理论分析和流动显示技术,给出了植物条件下污染物横向、纵向分布形态特性,给出了植物条件下纵向弥散系数计算公式和方法。研究成果丰富了水力学及河流动力学理论,可为河流生态修复工程提供理论依据。
英文主题词river eco-environmet;vegetation;flow structure;sediment transport;pollutant dispersion