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湿地植物生长对水流—泥沙运动特性影响研究

作　者: 罗晶
导　师: 杨具瑞
学　校: 昆明理工大学
专　业: 水力学及河流动力学
关键词: 植物水槽水流结构垂线流速分布
分类号: TV142
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近些年来,对于有植被影响的水流运动特性逐渐被人们所重视。无论是在河滩、沟道,还是湿地,植被的存在抬高了水流的水位,改变了水流的结构。在植物带前端,植被带的存在减小了水流的平均流速,使泥沙沉降的几率增大；在植物带末端,受植物带影响,对尾部河床有冲刷现象；同时,植被的存在降低了河道、沟道以及湿地的行洪能力。正是由于有植被的河道、沟道以及湿地水流问题的复杂性及特殊性,国内对此问题的研究十分鲜见,国外也很少。自20世纪80年代后期开始陆续有学者根据实际的需要,对某类具体的情况有针对性地开展有关的研究工作,但是,目前植被的存在对水流以及水沙运动的影响还不是十分清楚,因此有必要对有植被水流的水力特性进行进一步的研究,从而使人们对有植被水流问题及水流特性有更深入的了解。本文较系统的总结了前人对有植被水流问题的研究成果,将有植被的水流问题分为流经柔性和刚性植被的水流问题,分别设计了相应的水槽试验,主要研究内容如下：1.对流经植被的水流进行了试验研究。利用三维超声波多普勒流速仪(ADV)和测针量测了不同流量、不同植物高度下的瞬时流场和沿水槽纵向的水位,分析了随着植物生长水槽纵向水面线、典型断面平均流速、垂线流速,探讨了同一来流条件下植物不同生长期的等效糙率和阻力系数的变化。2.对流经植被的加沙水流进行了试验研究。针对水槽底部预先铺沙,在相同的来流条件和冲淤时间下,利用测针量测了植物带前、中和后的床面淤积形态,分析了随着植物的生长床面的淤积形态的变化。3.利用发展较为成熟的RNGκ—ε模型针对有刚性植物存在的水流进行了数值模拟,通过数值模拟手段,所得结果与试验结果进行了对比,分析了刚性植物的存在以及生长对水流结构的影响。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-20
  1.1 问题的提出  8-9
  1.2 研究的现状  9-18
    1.2.1 有植被河道水流问题的分类  9
    1.2.2 河床有植被的水流问题的研究进展  9-18
    1.2.3 对存在问题的评述和展望  18
  1.3 研究内容简介  18-20
第二章湿地植物水流的试验研究  20-62
  2.1 试验设备与量测仪器  20-21
  2.2 试验材料的选取  21-22
  2.3 试验组次和试验方法  22-23
  2.4 试验结果分析  23-61
    2.4.1 柔性试验结果分析  23-45
    2.4.2 刚性试验结果分析  45-61
  2.5 本章小结  61-62
第三章湿地加沙植物水流试验研究  62-82
  3.1 挟沙水流的运动的基本特征、水流结构以及阻力规律  63-68
    3.1.1 明渠挟沙水流运动的基本特征  63-68
  3.2 模型试验设计及试验沙的选择  68-70
    3.2.1 试验用沙的选取  69
    3.2.2 试验组次和试验方法  69-70
  3.3 湿地加沙植物水流的试验结果分析  70-78
    3.3.1 加沙柔性植物水流的试验结果分析  70-74
    3.3.2 加沙刚性植物水流的试验结果分析  74-78
  3.4 植物带前壅水区河床冲於计算  78-80
    3.4.1 植物带前河床淤积理论分析  78-80
    3.4.2 植物带前河床淤积试验验证  80
  3.5 本章小结  80-82
第四章植被水流的数值模拟  82-103
  4.1 计算模型  84-92
    4.1.1 数学模型  84-87
    4.1.2 数值方法  87-90
    4.1.3 模拟区域及几何参数  90-91
    4.1.4 模型网格划分  91
    4.1.5 计算条件  91-92
  4.2 计算结果及分析  92-101
    4.2.1 纵向水面线计算结果分析  92-94
    4.2.2 横向流速计算结果分析  94-98
    4.2.3 计算流速场分析  98-101
  4.3 本章小结  101-103
第五章总结与展望  103-106
  5.1 总结  103-104
  5.2 展望  104-106
参考文献  106-109
致谢  109-110
附录  110

湿地植物生长对水流—泥沙运动特性影响研究

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