四川大学学报(工程科学版)JOURNALOFSICHUANUNIVERSITY〈ENGINEERINGSCIENCEEDITION)文章编号：ioo9_3o87（2012）增刊2-0253-05刚性沉水植被水流的流速垂向分布王文雍，刘昭伟，陈永灿，朱德军（清华大学水利水电工程系，北京100084）摘要:水流速度分布是植被水流动力学研究的基础问题之一。含有沉水植物的水流由于植被阻力的作用，其流速的垂向分布与不含水生植物的水流相比，具有很大的差异；在形态各异植被的影响下，其流动十分复杂，很难得到流速分布的解析表达式。在，，圆柱型”植被流速分布的基础上,通过有限解析法逐段分析含有沉水植被水流的动力特性，考虑了沉水植被的垂向形态变化对植间水流的影响，得到了任意形状植被水深范围内的水流流速分布，通过与室内试验数据的比较分析，所用方法得到的结果与试验数据吻合很好，能够准确地反映植被间水流流速的垂向变化,并具有更为广泛的适用性。关钺词：植被水流;刚性沉水植物;流速垂向分布中图分类号：X］文献标志码:AVerticalProfileofHorizontalVelocityintheFlowwithSubmergedVegetationWANGWen^onfCIJUZhmF，CHENYongvan，ZHUDe-jun(Oept.<£HydraulicEng.•Tsii^huaUniv.•Beijing10084,China)Abstract,Theverticalprofileofhorizontalvelocityisoneofthebasicquestionsabouttheflowwiththeaquaticvegetation.ThereisabigdifferenceIxMwecntheflowswithandwithoutsubmergedplant*dueto(hevegetalionresistance*whichmakesildifficulttogettheanalyticalexpressionoftheverticalprofileofhorizontalvelocity.Basedontheanalyticalsolulionoftheverticalflowprofilewiththeas-sumptionof"cylindricalvegetation"*asolutionforverticalprofileofhorizontalvelocitywithsubmergedvegetationwasdeveloped•con-sidtringtheverticalcharacteristicschangesofthevegptation*byusingthefiniteanalyticalmethod.Theresultsobtainedbythejwo-poseclmethodfitveiywellwiththemeasureddalesrwhichcanaccuratelyinflecttheverticalflowprofileoftheflowwithaquaticvegela-tionrwhichalsohasbroaderapplicability.Keywords,vegetationflow'rigidsubmergedvegetation*verticalflowprofile湿地生态系统是地球水生生态系统与陆地生态系统的过渡区，产丰富，具有滞纳洪水、调节局部气候、去除污染物、洒养水、补充地下水、控制土壤侵蚀、提供野生生物栖息地、保持物多比性和维持生态宇衡等重要的不可替足的生态功能八水循环是驱动湿地系统运动的基础作用力之一，湿地水流的力特性对于恢复湿地、改善水体环境质量等方面具有重要意义作用农而，由于水流的复杂性，加上形态、刚度等特性各异的生植物对水流的影响，湿地水*流速分布的理论分析存在很多难.目前的研究大多采用经验或半经验模型，通过将水生植物似，，圆柱化，，的假设来分析流基金项目：国家自然科学基金资项目（51039002；51279079）作者简介:王文雍（］987_），男，硕士生.研方向：环境水力辛.E-fnail*kaiigtayl@sina.com速的垂向分布八八。这样得到的流速垂向分布公式并未考虑水生植被形态变化等因素对水流流速分布的影响，应用于实际情况时往往会出现很大误差作者在圆柱型植被解析解的基础上，利用有限解析法»分析任意形态沉水植被垂向变化对水流流速的影响O1流速分布模型1.1水流分区在水生植物的影响下，水流的流速分布非常复杂，区域性非常明显，而且相邻区域间的受力情况和流速分布所遵循的规律也相差较大通常情况下，水流的流速分布在垂直方向上可以分为3个区域：［区：河床附近、植被底部的黏性底层，流态为层流，流速受黏性剪斯力影响；n区：植物高度范围内，流态为紊流，流速受黏第44卷增刊22012年12月Vol.44Supp.2Dec.2012性剪切力、紊流切应力和植被阻力影响；|]]区：植被冠层以上水域，流态为紊流，流速受黏性剪切力和紊流切应力影响。不同区域，水流的流态和受力情况各不相同，流速大小和流速分布也差异明显，需要分别进行讨论O1.2I区流速分布|区内，设黏性底层内的黏性剪切力为了，由牛顿内摩擦定律，得到黏性底层内的流速分布公式为：式中，p为水密度半为运动黏滞...