1、以河道糙率理論、概率統(tǒng)計(jì)理論和紊動(dòng)流體力學(xué)理論等為基礎(chǔ)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)據(jù)分析。許多水流結(jié)構(gòu)參數(shù)如水力半徑、粗糙系數(shù)、摩阻流速和拖曳系數(shù)等，在明渠均勻流的理論里，物理意義原本是清晰和明確的，但在考慮植物影響后出現(xiàn)歧義。了解植物引起的水流結(jié)構(gòu)變化和作用機(jī)理，需要從基礎(chǔ)問題進(jìn)行認(rèn)識(shí)。因此分析以下內(nèi)容:
　　 關(guān)于野外明渠植物的生長(zhǎng)情況和曼寧粗糙系數(shù)。由觀測(cè)野外明渠的實(shí)測(cè)資料得到植物分布特征的一些表觀認(rèn)識(shí)和含植物河渠粗糙系數(shù)的初步結(jié)論

2、。根據(jù)經(jīng)典曼寧粗糙系數(shù)計(jì)算公式，實(shí)際呈群落密集分布的植物產(chǎn)生的河渠糙率明顯大于無(wú)植物情況，最大糙率值出現(xiàn)在植物非淹沒狀態(tài)時(shí)，n=0.14，高于手冊(cè)相應(yīng)推薦粗糙系數(shù)的最大值。植物的阻水效應(yīng)需要更加重視。
　　 關(guān)于真實(shí)植物的水流結(jié)構(gòu)。利用真實(shí)植物，并根據(jù)原型的分布密度于實(shí)驗(yàn)室水槽種植，觀測(cè)水流的流速分布。分析數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，真實(shí)植物引起的水流垂線流速分布異于無(wú)植物情況的經(jīng)典對(duì)數(shù)分布，甚至同斷面不同垂線也呈凌亂狀。運(yùn)用同點(diǎn)延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間

3、，統(tǒng)計(jì)時(shí)均值，利用散點(diǎn)頻率呈雙正態(tài)的分布特征，調(diào)整時(shí)均流速值，得到結(jié)論:含植物水流仍受底壁粗糙摩擦產(chǎn)生的切應(yīng)力影響，靠近底壁的流速分布類似于無(wú)植物情況;而遠(yuǎn)離底壁的大部分流層流速值相對(duì)經(jīng)典對(duì)數(shù)分布“滯后”，整體上呈“常數(shù)分布”。
　　 關(guān)于以圓棒和仿真植物為代表的模擬植物的流速分布、紊動(dòng)強(qiáng)度、紊動(dòng)動(dòng)能、雷諾應(yīng)力和摩阻流速水流結(jié)構(gòu)。分析水槽試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，植物葉片的有效阻水高度（對(duì)于圓棒為整桿全部高度，對(duì)于仿真植物為葉片分叉至植

4、物頂部冠層部分高度）范圍內(nèi)的雷諾應(yīng)力呈常數(shù)分布。說(shuō)明植物的有效阻水高度范圍內(nèi)的上下流層動(dòng)量交換不明顯，或來(lái)回相互抵消。這點(diǎn)體現(xiàn)為上述流速呈常數(shù)分布的現(xiàn)象。在等應(yīng)力層里，紊動(dòng)強(qiáng)度和紊動(dòng)動(dòng)能出現(xiàn)整個(gè)流層的最大值。含植物水流的紊動(dòng)切應(yīng)力不再像明渠均勻流沿水深呈簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，摩阻流速代表的意義與經(jīng)典明渠均勻流存在差異。變型并參數(shù)化含尾流函數(shù)流速分布方程，結(jié)果表明分布方程中的對(duì)數(shù)項(xiàng)比尾流項(xiàng)和常數(shù)項(xiàng)小得多。植物紊動(dòng)產(chǎn)生能量傳遞和耗散，可推測(cè)主要發(fā)