第41卷第5期2023年5月水电能源科学WaterResourcesandPowerVol.41No.5May2023DOI:10.20040/j.cnki.1000-7709.2023.20221289沙波与刚性非淹没植物复合床面推移质泥沙输移特性研究叶志恒1,唐立模2,倪培桐1,苗青1(1.广东省水利水电科学研究院,广东广州510610;2.河海大学水利水电学院,江苏南京210098)摘要:鉴于复合床面条件下刚性非淹没植物改变推移质输沙特性的相关研究成果较少,为此采用水槽试验和理论分析方法,研究了平行排列的刚性非淹没植物对泥沙起动谢尔兹数和推移质输沙强度的影响。结果表明,平行排列的刚性非淹没植物使得泥沙起动谢尔兹数增大了97.2%,推移质输沙率降低了80%以上。通过理论分析提出了适用于刚性非淹没植物平行排列条件下恩格隆推移质输沙率公式,经验证该公式具有较高的精确度。关键词:沙波;刚性非淹没植物;复合床面;推移质泥沙;输移特性中图分类号:TV143文献标志码:A文章编号:1000-7709(2023)05-0043-05收稿日期:2022-06-22,修回日期:2022-08-09基金项目:广东省水利科技创新项目(2021-07)作者简介:叶志恒(1993-),男,硕士、工程师,研究方向为河流动力学E-mail:yezhiheng425@163.com1引言河流中每颗植水生植物均可视为圆柱绕流,当其成片出现后形成了复杂的“树群”效应,改变了流态,进而改变了泥沙输移特性,而泥沙输移特性的改变又影响着流态,三者相互作用形成了一个复杂的相互反馈模式。早在1870年代LIRM等[1]研究了植物的不同排列方式对输沙的影响,指出采用梅花形交错排列阻水效果和拦沙能力明显优于平行排列;YAGEREM等[2]采用刚性圆柱体模拟挺水植物,研究了挺水植物梅花状排列对推移质输沙率的影响,指出含植物条件下推移质输沙率增加或减小取决于平均流速和边界剪切应力;孙志林等[3]通过水槽试验表明水生植物的存有利于泥沙淤积。20世纪末,毕慈芬等[4]将沙棘种植在河沟中形成“柔性坝”,通过水槽试验研究了“柔性坝”促使泥沙沉积的原因和规律;邱秀云等[5]采用塑料草模拟沙棘等柔性植物进行试验,表明底坡越大,植物坝上游泥沙运动速度的衰减率就越小;杨庆楠等[6]发现植物根系密度、直径、表面积密度等特征与产沙量存在负相关线性关系。上述研究表明植物的存在改变了泥沙的输移特性,植物和沙波的复合床面条件下泥沙输移特性的研究可为湿地保护、江心洲行洪安全、滩地冲刷等提供科学的理论依据。为此,本文通过水槽试验和理论分析,探求了复合床面下刚性非淹没植物平行排列对泥沙起动及推移质输沙率的影响程度和机理。2试验布置与方...
