多層植被作用的水流運動及物質輸移規律研究

《多層植被作用的水流運動及物質輸移規律研究》是依託武漢大學，由趙明登擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多層植被作用的水流運動及物質輸移規律研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙明登
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

植被是景觀河道、生態河道、人工濕地建設中的重要組成部分。多層植被同時作用於水體時，水流兼有明渠流、孔隙介質流及邊界層流動等的特性，其運動規律和物質輸移規律十分複雜。本項目擬採用理論分析、數值模擬和水槽實驗相結合的方法，研究多層植被作用下的水流運動及物質輸移規律。首先採用Biot的孔隙介質流動理論，推導多種植被同時作用下各層水流的流速和切應力分布公式，為數值模擬和實驗研究提供理論指導；其次利用水槽實驗模擬多層植被中的水流及污染物運動，通過對流場及濃度場的測量和分析，揭示植被、水體和污染物之間的相互作用機理；同時，套用代數應力模型和大渦模擬理論，建立相應的紊流模型和水質模型，模擬預報多層植被作用下的水流及污染物運動；最後，結合理論分析、水槽實驗和數值模擬結果，定量確定各植被層中的水流運動和污染物輸移規律，為生態景觀河道設計、人工濕地建設、防洪評價及水環境評價等提供科學的參考依據。

結題摘要

植被是生態景觀河道、人工濕地建設中的重要組成部分，研究植被水流運動及物質輸移規律具有理論意義和實際意義。項目採用理論分析、實驗研究、數模模擬相結合的方法，研究了多層植被作用下的河道水流結構及污染物輸移規律。主要研究內容為：(1)明渠均勻流的水力最佳斷面設計、水流結構及流速分布規律研究；(2)採用Biot理論和力的平衡方程建立了植被水流的控制方程，求出了相應的分析解；(3)採用水槽實驗研究多層植被作用下的水流運動規律及污染物擴散規律；(4)建立三維水動力學紊流模型以及污染物擴散輸移模型，結合理論分析、水槽實驗和數值模擬結果，定量確定各植被層中的水流運動參數和污染物擴散參數。研究成果可以為生態景觀河道設計、人工濕地建設、防洪評價及水環境評價等提供科學的參考依據。