刘明，张升堂，张景洲，赵庆星，孙桤汶，王磊

植被茎秆倾伏角变化对明渠水流结构的影响

刘明，张升堂*，张景洲，赵庆星，孙桤汶，王磊

（山东科技大学 地球科学与工程学院，山东 青岛 266590）

【】分析植被茎秆倾伏角变化对明渠水流结构流态的影响，充分发挥河道水生植被功能以减缓河堤的侵蚀和水土流失的速率。建立明渠植被水流结构模型将水流液层在空间高度上分为植被层和自由层，在茎秆不同的变形状态下及流量范围内开展试验。①在同一茎秆倾伏角下，植被层v随水深增加呈增加减少再增加最终趋于稳定的变化规律，自由层平均速度s、雷诺数s、弗劳德数s随水深的增大迅速减小后趋于稳定。②不同茎秆倾伏角下，植被层水力参数v、v、v在空间上表现出各向异性，自由层s、s、s随植被倾伏角增大而减小，植被淹没临界水深存在“滞后”现象。自由层的水流流速s、雷诺数s、弗劳德数s均大于植被层；植被层水流流态为缓紊流，自由层水流流态从急紊流迅速过渡到缓紊流。

倾伏角；植被层；自由层；流态

0 引言

【研究意义】全球洪涝灾害频发、水土流失加剧环境污染日趋严重威胁到人类生存，维护生态系统平衡至关重要[1-2]。水生植被作为河流生态系统的不可替代的一部分，一方面，水生植被不仅可为水生生物提供营养物质和生长环境，而且植被的根茎具有吸附固定作用抑制泥沙悬浮和改善水质；另一方面，植被可增加河道水流阻力、流速减缓以及水位升高，从而间接地控制河道泥沙输移、堤岸侵蚀、航运效率、水质净化及水环境等方面，所以植被是影响河道水流特性的关键因子[3-4]。……