1 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 河流植物水动力学系统简介 2
1.2.1 天然河流植物系统 2
1.2.2 几种常见水生植物 5
1.2.3 河流水生态特征及生态修复实例 8
1.3 含植物明渠水动力学研究进展 12
1.3.1 国外研究概况 13
1.3.2 我国目前研究状况 19
1.3.3 尚待研究的问题 21
1.4 本书研究的主要内容 23
2 含植物明渠水动力特性实验研究系统 24
2.1 变底坡玻璃水槽实验系统 24
2.2 流速测量系统 25
2.2.1 微型OA红外旋桨流速仪的测试原理及率定方法 26
2.2.2 三维声学多普勒测速仪ADV 26
2.2.3 粒子图像测速仪PIV 31
2.2.4 PIV的测量结果验证 40
2.3 模拟植物材料的选取 42
3 含淹没刚、柔性植物河道水流的流速分布 44
3.1 流速测量试验装置和仪器 45
3.2 无植物时玻璃水槽内明渠流速场 48
3.3 含淹没刚、柔性植物明渠流流速场的测量研究 50
3.3.1 含柔性植物水流二维流速场分布 50
3.3.2 含刚性植物水流二维流速场分布 58
3.4 小结 64
4 河道中含植物水流阻力特性研究 66
4.1 含植物明渠水流阻力特性的因素分析 66
4.2 含淹没刚、柔性植物明渠水流阻力特性 67
4.2.1 明渠水流的基本理论 67
4.2.2 实验条件 68
4.2.3 植物的柔韧度与水流的关系 69
4.2.4 含淹没刚、柔性植物明渠水流的曼宁糙率特征 70
4.3 非淹没刚性植物对明渠水流阻力特性 72
4.3.1 非淹没植物段水流阻力分析 72
4.3.2 含非淹没刚性植物明渠水流阻力特性的实验研究 74
4.4 小结 78
5 含淹没刚、柔性植物明渠水流涡量场特性 80
5.1 涡运动理论 81
5.1.1 涡量动力学方程 81
5.1.2 涡量场的动能和能量耗散 84
5.2 含淹没刚、柔性植物明渠流二维时均涡量场实验研究 86
5.2.1 无植物明渠流二维涡量场 87
5.2.2 含淹没柔性植物明渠流二维涡量场ωz分布 88
5.2.3 含淹没刚性植物明渠流二维涡量场ωz分布 97
5.2.4 含淹没刚、柔性植物明渠水流时均涡量场ωz比较 103
5.3 明渠含淹没刚、柔性植物流场的能量耗散分布一特征拟熵 106
5.3.1 含淹没植物水流特征拟熵分布特征 106
5.3.2 含淹没植物水流特征拟熵的断面垂线分布特征 116
5.4 小结 119
6 含淹没植物明渠水流的紊流特性与紊流拟熵 120
6.1 含植物明渠水流紊流及紊流拟熵的理论 121
6.1.1 明渠水流紊流的基本理论 121
6.1.2 含植物河道水流的紊动耗散紊流拟熵 123
6.2 实验设备及实验条件 125
6.2.1 用ADV测量紊流的垂线分布特性 125
6.2.2 用高帧频PIV测量流场的紊动特性 125
6.3 实验成果及分析 130
6.3.1 含淹没刚、柔性植物明渠流紊流特性 130
6.3.2 含淹没刚、柔性植物河道水流的紊流拟熵 134
6.4 小结 141
7 结论与展望 143
7.1 本书创新性成果与主要结论 143
7.2 有待进一步研究的问题 145
参考文献 146
后记 156