河北工程大学学报(自然科学版)JournalofHebeiUniversityofEngineering(NaturalScienceEdition)文章编号：1673-9469（2017）01-0057-04doi：10.3969/j.issn.l673-9469.2017.01.013刚性双层植物河道水流垂向流速分布试验研究郝文龙）朱长军2,郝振纯I（1.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210000;2.河北工程大学能源与环境工程学院，河北邯郸056038）摘要：天然河道中植物高低不等，为了研究在淹没条件下含刚姓双层植物河道的水流流速垂向分布规律，试验在矩形平底水槽中，采用PVC圆柱棒对刚性植物进行模拟，用三维多普勒超声测速仪（ADV）对流速进行测量，分析在两种不同高度植物存在的情况下流速的变化规律。试验结果表明：（1）高棒之后区域的流速分布曲线存在4个拐点，分布曲线分为5个部分，各部分水流特性各不相同。（2）短棒之后的区域的流速分布曲线存在3个拐点，分布曲线分为4个部分。这两个区域的流速分布曲线的形状在短棒之上、高棒之下的部分有所不同，其他部分大体相似。（3）短棒之下的水流速度大小不尽相同，但在高棒之上的水流流速分布逐渐收敛于一条对数曲线上，高棒之上的水流流速分布符合无植物水流水面附近的流速分布情况。关键词：矩形水槽；刚性双层植物；流速分布中图分类号：TV8文献标识码：AExperimentalStudyonVerticalDistributionofFlowVelocityinVegetatedChannelHAOWenlong\ZHUChangjun2,HAOZhenchun1(1.StateKeyLaboratoryofHydrologyWaterResourcesandHydraulicEngineering,HohaiUniversity,JiangsuNanjing,210000,China;2.CollegeofEnergyandEnvironmentalEngineering,HebeiUniversityofEngineering,HebeiHandan,056038)Abstract：Intheexperimentalstudyonverticaldistributionofflowvelocityindoublelayervegetatedchannel,PVCcylindricalrodsaresimulatedasarigidvegetation.Three-dimensionalultrasonicDopplerspeedometerADVisusedtomeasurevelocitiesindifferentlocationsoftherectangularflume.Theresultsshowthat：(1)thevelocityprofilebehindtallrodsexistsfourinflectionpointsthatdividethevelocityprofilecurveintofiveparts.Andtheflowcharacteristicsofeachpartarenotidentical.(2)thevelocityprofilebehindshortrodsexistesthreeinflectionpointsthatdividethevelocityprofilecurveintofourparts.Theshapesofvelocityprofilebetweentheheightoftallrodsandshortrodsaredifferentandotherpartsaregenerallysimilar.(3)thevelocitiesundertheheightofshortrodsaredifferent,butvelocityprofileatalllocationsabovethetallrodscanappeartoconvergeontoasinglelogarithmicprofilewithaslipvelocity,whichisconsistentwiththevelocitydistributionnearthewatersurfaceofthenon—vegetatedlayer.Keywords：rectangularflume;doublelayerrigidvegetation;distributionofflowvelocity研究水流通过植物的复杂现象可以更好地理解其中所涉及到的物理现象，植物的存在可以提高河岸的稳定性,减少河岸侵蚀的现象发生，对污染物浓度的降低和减少洪水灾害的发生都有重要意义。目前，很多科学工作者都在进行这方面的研究，工作主要集中在以下几个方面：在不同植物布置情况下，通过计算拖曳系数来量化流体阻力，并建立有关于植物密度和雷诺应力的函数〔7；通过试验分析流速和紊动强度的变化规律来加深理解这种物理过程付-气还有很多研究人员在均匀排列的植物条件下收稿日期：2016-11-11基金项目：国家重点研发计划项目（2016YFC0402704）作者简介：郝文龙（1988-）,男，河北邯郸人，博士，研究方向为水文物理规律模拟及水文预报。建立了预测平均流速和紊流结构的数学模型p-91;Liu等㈣采用两种高度不同的丙烯酸树脂材料的圆棒模拟刚性植物，对双层植物的流速分布、紊动强度分布和输水阻力特性进行了研究，并给出了其分布规律；王雯、槐文信叫对刚性淹没双层植被明渠水流特性进行研究，给出了双平均条件下的明渠流速、雷诺应力及紊动能分布，并对紊动能平衡方程中的各项进行了分析。但是，这些研究都主要集中在淹没或非淹没状态...