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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ADV26

2.2.3　粒子图像测速仪PIV31

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