一种河道植被群尾端泥沙沉积区长度的预测方法技术

本发明专利技术公开了一种河道植被群尾端泥沙沉积区长度的预测方法，首先测量高密度植被群宽度D、高度h；根据植被群宽高对比来预测植被群尾端泥沙沉积区的长度。本发明专利技术提供的河道植被群尾端泥沙沉积区长度的预测方法，不仅简单、准确，而且不需要再开展泥沙沉积试验或长期野外观测，在本领域具有更广泛的通用性。

A method for predicting the length of sediment deposition area at the tail end of a river vegetation group

The invention discloses a prediction method for the length of the sediment deposition area at the end of the river vegetation group. First, we measure the width of the high density vegetation group D and height h, and predict the length of the sediment deposition area at the end of the vegetation group according to the vegetation width and height contrast. The prediction method for the length of sediment deposition area at the end of the river vegetation group provided by the invention is not only simple and accurate, but also does not need to carry out sediment deposition test or long-term field observation, so it has wider versatility in this field.

【技术实现步骤摘要】
一种河道植被群尾端泥沙沉积区长度的预测方法
本专利技术属于水力学及河流动力学领域，涉及一种河道植被群尾端泥沙沉积区长度的预测方法。
技术介绍
天然河道中通常存在大量的植被群，植被群一般为水生植物群落的初始生长形态，植物生长集中，群落表现出近似圆形的形状。这些植被群生长在河道过流区域，通常为淹没状态。淹没植被群尾端会出现复杂的三维漩涡结构，这些漩涡由沿水平方向的横向漩涡(卡门涡街)和沿垂涎方向的垂向漩涡共同组成；而在植被群后侧，漩涡出现位置距离植被群尾端会有一定距离，即尾流区；横向漩涡和垂向漩涡共同决定淹没植被群尾流区(Lw)的长度。在水平方向(xoy平面)，植被群尾端和横向漩涡(卡门涡街)第一次出现位置之间的距离成为Lkv，Lkv与植被群宽度(植被群近似圆形时，植被群宽度即为植被群直径)D密切相关，即Lkv～D。在垂线方向(xoz平面)，植被群尾端和垂向漩涡第一次出现位置之间的距离成为Lvv，Lvv与植被群高度h密切相关，即Lvv～h(如图1所示)。经研究表明，对于ah＞0.1的高密度淹没植被群【其中：a为单位阻水面积(＝n×d，n为单位面积的植被数量，d为单株植被的直径)】，尾流区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种河道植被群尾端泥沙沉积区长度的预测方法，其特征在于包括以下步骤：(1)测量河道水体流速U0，若U0＞0cm/s，且悬浮泥沙浓度大于75g/m

【技术特征摘要】
1.一种河道植被群尾端泥沙沉积区长度的预测方法，其特征在于包括以下步骤：(1)测量河道水体流速U0，若U0＞0cm/s，且悬浮泥沙浓度大于75g/m3，进入步骤(2)，若U0＝0cm/s、或悬浮泥沙浓度不大于75g/m3，程序结束；(2)测量植被群垂直于河流方向的横向宽度D、高度h、单位面积的植被数量n以及单株植被的直径d，并计算植被群的单位阻水面积a＝n×d以及植被群高宽比h/D；(3)对于淹没植被群，判定淹没植被密度ah是否大于0.1，若ah＞0.1，说明淹没植被群为高密度植被群，进入步骤(4)；若ah≤0.1，说明淹没植被群为低密度植被群，程序结束；对于非淹没植被群，判定非淹没植被密度η＝CdaD是否大于4，Cd为植被拖曳力系数，若η＞4，说明非淹没植被群为高密度植被群，进入步骤(4)；若η≤4，说明非淹没植被群为低密度植被群，程序结束；(4)根据以下判定条件预测植被群尾端泥沙沉积区长度LDep：当植被群宽度D小于高度h，植被群尾端泥沙沉积区长度LDep＝(2.1±0.4)D；当植被群宽度D大于高度h，植被群尾端泥沙沉积区长度LDep＝(2.3±0.5)h；当植被群宽度D等于高度h，LDep＝2.2D或2.2h，判定过程完成，程序结束。2.根据权利要求1所述的河道植被群尾端泥沙沉积区长度的预测方法，其特征在于所述步骤(4)中判定条件通过包括以下步骤的方法获取：(A)模拟泥沙沉积试验，将已知宽高比D/h的植被群布置在水槽中，并在植被群前后-2.5D～5D范围设定位置放置若干已称重的玻璃片，水槽上游入水口和下游出水口分别设置上游水箱和下游水箱，下游水箱的水体通过水泵不断抽回上游水箱，再经水槽流过植被群进入下游水箱，构成独立运行的水循环系统，待水槽上游水体流速达到设定值，往下游水箱中加入泥沙，整个系统按照设定时间运行结束后，取出水槽中的玻璃片并使其充分干燥，之后称取试验后玻璃片重量；(B)按照步骤(A)给出的模拟泥沙沉积试验过程运行m次，其中m≥2；(C)分析沉积试验结果，确定泥沙沉积区的长度LDep：C1、依据每次模拟试验前后玻璃片重量计算每个玻璃片所在设置位置的泥沙沉积量Dep(i)，i＝1至N，N为玻璃片数量；C2、计算模拟泥沙沉积试验运行m次后每个位置玻璃片上泥沙沉积量的重复不确定性ERR-R(i)：其中Dep(mean)为每个位置的平均泥沙沉积量，j＝1至m，m为模拟泥沙沉积试验运行次数；C3、计算每个位置玻璃片上泥沙沉积量的总误差ERR(i)：其中ERR-I(i)为仪器误差，其值为仪器自身读数误差的1/2；C4、计算所有玻璃片上泥沙沉积量的平均值C5、标记出植被群后侧第一次出现Dep(i)＝Dep+ERR(i)的位置，以植被群尾端到此处的长度作为泥沙沉积区的长度LDep(j)，将m次重复试验得到的m个LDep(j)平均，得到尾流区的平均泥沙沉积区长度(D)测量植被群前后每个位置的流速，以流速最小值位置与植被群尾端之间的距...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，单钰淇，刘兴年，杨克君，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51