淹没柔性植被河道阻力系数特性及计算方法研究

植被是河流生态系统中重要的组成部分,在河流生态修复、河道形态演变和水资源可持续利用中发挥重要的作用,但水生植被的存在也会改变河道水流的运动形态,降低水流流速。柔性植被在水流的作用下会产生形态变化,使水流运动更加复杂。将柔性植被的形变因素加入到经典达西-魏斯巴赫阻力方程,利用最大差异性算法对试验数据进行筛选分类,通过遗传算法确定出淹没柔性植被阻力系数的表达式,基于达西-魏斯巴赫阻力系数与曼宁系数的转换关系得出曼宁系数表达式。结果表明：提出的达西-魏斯巴赫阻力系数公式和曼宁系数公式具有相对简明的表达形式,能应用于不同水深、不同植被密度、不同植被高度等条件下的淹没柔性植被河道阻力系数计算,研究成果可为植被化生态河道设计提供理论依据。     

植被群河道水流紊动特性研究

在自然界中植被广泛存在,植被群的存在对河道水流结构和冲淤都有较大影响.为探究植被群作用下紊动能分布特性,采用多排对称布置的方式设计2组密度工况,使用PVC圆杆模拟非淹没刚性植被群,通过水槽试验探究大小密度工况下植被群对于紊动能分布特性的影响.试验表明:植被群密度对其上游紊动能分布无明显影响,而下游影响较剧烈;紊动能垂线...     

水生植被类型及淹没度 对河道垂线流速分布影响试验研究

采用钢筋刚性材料和弹簧柔性材料模拟了不同类型的水生植被,通过概化水槽物理试验研究了水生植被类型、水生植被淹没度对水生植被对于河流流速垂线分布的影响规律.试验结果表明:不同淹没度条件下刚性植被和柔性植被对河流流速垂线分布影响规律相似性较高,流速垂线分布均展现出分层现象;但不同水生植被材质条件流速垂线分布的分层节点不同,这...     

滩地植被化的顺直复式河道漫滩水流计算

利用二维数学模型对滩地植被化的复式河道漫滩水流的水深平均流速的分布进行了求解。通过恒定均匀流的假设,对主流方向上的沿水深积分的紊流时均运动微分方程式进行简化得到了相应的控制方程,其中引入植被对水流作用的拖曳力项,并考虑二次流的影响。同时将复式渠道划分为3个子区域,通过联立求解各区域微分方程中的定解系数,最终得到均匀流的条件下各区水深平均流速的横向分布的解析解。通过与试验测得的资料比较,表明计算结果与实测资料吻合良好。     

植被群纵向间距对水流结构的影响研究

河道中植被群的空间布局对植被群的上下游水流特性和河床演变均会产生重要影响。为研究河道中植被群的不同布局对水流结构的影响规律,设计了定床水槽试验,试验采用PVC圆柱模拟两个相同的刚性非淹没植被群,设置4组不同的上下游植被群间距,通过研究水流的流速和紊动强度分布,分析在不同的上下游植被群间距下植被群上游水流调整长度和尾流的形成与发展过程,并与单个植被对水流结构的影响进行对比。试验结果表明：上游植被群的存在会使下游植被群前端调整区长度缩短,此长度与植被群间距无关;随上游植被群的出现下游植被群的溢出流速、尾流稳定区长度、稳定区流速均会减小,其大小均与植被群间距有关,间距越小各值越小;同时下游植被群尾流形成区长度变短,随间距增大呈现先减小后增大的趋势;且下游植被群的尾流恢复速度随上游植被的出现变的更加迅速;上游植被群的存在加剧了下游植被群尾流紊动,其变化趋势也与植被群间距有关;植被群对水流既有抑制作用也有促进作用,主要取决于植被群前端紊动强度大小。试验探究了植被群不同纵向间距对河道水流结构的影响,为河道中植被群空间布局对水流特性的影响提供了补充。     

河道水流三维数值模拟研究与发展

河道水流的流态往往非常复杂。在设计水利设施的过程中,应综合考虑验证建造河道的水力因素,因此无法采用单纯的水力设计计算,需进行相应的物理试验来测定水利设施的合理性。随着计算机技术的不断提升,数值模拟技术得到飞速发展,数值模拟技术也逐渐被应用到水利工程中,由于数值模拟的准确性及便利性,数值模拟在水利工程领域变得愈加重要。该文详细阐述水流三维数值模拟的研究发展过程,总结水流模拟的优势和弊端,为数值模拟的发展提供参考依据。      

柳州市柳江河道景观工程对河道水流的影响研究

针对目前柳州市柳江河道上拟建景观对河道的影响,分别建立了柳州市柳江河道大范围河段和拟建景观工程局部范围曲线坐标系下的二维水流教学模型,并采用纯隐格式的混合有限分析法用来离散和求解该数学模型.建立的大范围的柳州市柳江河道二维数学模型计算成果一方面用来进行验证,另一方面为景观工程局部水流数学模型提供初始和边界条件.结果分析表明,与工程前相比,景观工程局部河道地形有挖有填,对局部水位和流态存在一定的影响;由于对工程区堤防外的房屋进行了拆迁,一定程度改善了所处位置河道左岸的过流条件.     

柔性植被与刚性植被覆盖下坡面流阻力特性研究

主要讨论植被覆盖下的坡面流水力学特征,特别是阻力特征,并比较柔性植被和刚性植被对阻力影响的不同之处,系统地研究了坡面流阻力系数与单宽流量、雷诺数、覆盖度、坡度的关系。研究结果表明:柔性植被覆盖下的坡面流阻力系数随单宽流量变化不显著,但随着坡度的增大,阻力系数是减小的,大坡度小覆盖度下的坡面流阻力系数和雷诺数呈现负相关关系,同时植被覆盖度越大坡面流阻力系数也越大。而刚性植被覆盖下的坡面流阻力系数和坡面单宽流量呈现良好的正向幂函数关系,同雷诺数、植被覆盖度也都有明显的正比关系,同坡度的变化关系和柔性植被覆盖相似,并且刚性植被覆盖下的阻力系数在同等其他条件下明显大于柔性植被覆盖下的阻力系数。     

游荡型河道堤防堤脚水平柔性护垫结构研究

保证堤防安全必先固岸护脚.在游荡型河道中,近岸水流尤为湍急,现有的很多护脚结构易破坏,导致堤脚易淘刷破坏,引起堤防安全问题.选取使用较为广泛的石笼结构为基础开展河工模型试验,设计不同流量、流速及水流方向的试验组次,根据实验结果提出一种堤防堤脚水平柔性护垫结构,其宽度可取冲刷深度的1.5～2倍并增加适当安全余度,石笼单元...     

非淹没丁坝附近的水流流态

以水槽试验为基础，对非淹没丁坝附近的水流现象进行了定性描述。采用三维声学多普勒流速仪对丁坝附近的水流特性进行了系统的试验研究，较为全面的分析了弯道内丁坝附近水流的三维时均流速和水面形态等，进一步表明绕丁坝近场流动的强三维非恒定性，为相关的工程实践提供理论依据。     

植被茎秆倾伏角变化对明渠水流结构的影响

[目的]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.[方法]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.[结果]①在同一茎秆倾伏角下,植被层Vv随水深h增加呈增加减少再增加最终趋于稳定的变化规...     

基于机器学习的含植被水流流速分布研究

引入机器学习的方法,对含植被渠道断面流速分布进行预测,分析水流与植被的相互作用机理。基于变量间的物理关系,得到机器学习模型的输入、输出项,结合非淹没刚性植被模型试验数据,并利用BP神经网络、RBF神经网络、支持向量回归SVR和随机森林RF四种机器学习方法对预处理后的数据集进行学习和建模。最后,通过模糊意见集中决策方法中的Borda数,对四种模型进行综合评价。结果表明:机器学习模型可以根据具体数据进行自适应建模,具有良好的工程应用前景;机器学习模拟结果与试验测量结果吻合较好,说明机器学习方法可有效预测含植被水流流速分布结构;其中BP神经网络的整体性能最好,综合使用4种模型的计算值可提高结果精度。     

嫩江江桥河段河道模型水流平面图

利用matlab强大的计算与绘图功能，编程绘制了天然河道模型水流平面图，弥补了先前测量流向方法的缺陷。在先前图解法绘制水流平面图原理的基础上，利用matlab软件，大大简化了计算绘图过程，提高了精度和准确性，并结合嫩江江桥河道模型，绘制出水流平面图，提出了河道整治方案。本程序最大优点在于可重复利用，对以后水工模型试验及水利工程都有一定的理论与实用价值。     

河道泄水闸下泄水流噪声特性分析

随着城市河流治理,河道上泄水建筑物产生的水流噪声开始严重影响附近居民的生活,而噪声产生的机理和防治研究相对较少,以满堂河为对象,对下泄水流噪声进行监测,测量泄水闸下泄水流在不同的条件下噪声的变化。结果表明:相同测点的噪声随上游流量增大而增大;相同流量的噪声最大值出现在下泄水流入水处;相同条件不同断面上的频率在63.5Hz和1 000Hz的噪声值最大;昼夜岸上测点的平均噪声值相差不大,但夜间其他噪声影响的减少更突出水流噪声的影响;防护林降噪效果明显;可知噪声受上游流量和周围设施及环境影响较大。通过在河道附近增加林地可以减少噪声对附近居民的影响。     

柔性植物对水流特性影响研究进展

植物是水生态功能系统中必不可少的因素,是水生态系统中重要的生态因子.目前,大多学者在水流阻力、流动结构等方面对刚性植物做了大量研究,有较丰富的成果,但不同柔韧度的植物对通过其的水流存在较大差异,还没有文章比较全面的总结柔性植物对水流特性的影响,从水流阻力、流动结构及紊动特性等方面回顾总结了当前含柔性植物水流问题研究的主要成果,探讨了当前含柔性植物水生态功能系统尚未解决的问题,并指出了今后的研究趋势.     

植被作用下明渠交汇水流特性数值模拟研究

水流交汇现象普遍存在于天然河网系统和水利工程中,其水流特性研究对河道治理、美化城市水环境等具有重要意义。利用Mike21FM模型对明渠交汇水流进行数值模拟,并采用水槽试验对该模型进行了验证,最后分析了明渠直角交汇水流在不同汇流比情况下及植被影响下的水流特性。结果表明,汇流比越大,交汇口上游水位越高,下游水位波动越大,主渠高流速区偏向交汇口对侧,低流速区位置到交汇口上游角的距离有所增加,同时分离区中心的流速减小。植被的存在使交汇口上游和下游水位均有抬升,且对分离区内的水位影响较大,同时,支渠流速偏转起始位置距交汇口距离较无植被时有所增加。     

河道泄水建筑物下泄水流噪声特性分析

随着城市河流治理,河道上泄水建筑物产生的水流噪声开始严重影响附近居民的生活,而噪声产生的机理和防治研究相对较少,本文就以浑河为对象,对其上橡胶坝、翻板闸及滚水坝三种类型泄水建筑物下泄水流噪声进行监测,测量不同类型泄水建筑物下泄水流在相同的条件下噪声变化。结果表明：在相同流量条件下,三种泄水建筑物噪声,橡胶坝最大,其次是渠首滚水坝,最后是翻板闸。泄水建筑物噪声都属于中低频噪声,且距建筑物距离越大噪声值越小。     

嫩江江桥河段河道模型水流平面图绘制

利用matlab强大的计算与绘图功能,编程绘制了天然河道模型水流平面图,弥补了先前测量流向方法的缺陷.在先前图解法绘制水流平面图原理的基础上,利用matlab软件,大大简化了计算绘图过程,提高了精度和准确性,并结合嫩江江桥河道模型,绘制出水流平面图,提出了河道整治方案.本程序最大优点在于可重复利用,对以后水工模型试验及水利工程都有一定的理论与实用价值.     

滴头流道内部水流流动机理研究韵进展与问题

总结了滴头流道内水流流动机理研究的进展情况,分析了研究滴头流道内水流流动机理的3种方法（理论分析方法实验研究方法及数值模拟方法）的具体内容和存在的问题。针对这些问题,对滴头流道内流动机理的研究方向提出了建议。     

滴头流道内部水流流动机理研究的进展与问题

总结了滴头流道内水流流动机理研究的进展情况,分析了研究滴头流道内水流流动机理的3种方法(理论分析方法实验研究方法及数值模拟方法)的具体内容和存在的问题。针对这些问题,对滴头流道内流动机理的研究方向提出了建议。