Page 27 - 2021年第52卷第9期

高程/m

河宽/m
图 14 独流减河上游典型河道断面及植物等效附加糙率应用

否

n ′ ( ) i - n ′ (i - 1 )
< ω
n ′ ( ) i

图 15 实际应用含植物河道等效床面糙率调整选定流程

值得注意的是，植物等效附加糙率只针对种植植物的河道部分，并不是针对河道全断面，采用
平面二维数学模型进行数值模拟时，只需含植物的网格在无植物河道糙率的基础上增加植物等效附
加糙率。独流减河上游典型河道断面及植物等效附加糙率应用如图 14 所示，需要局部加糙的滩地区
域约占河宽的 1/10。含植物河道等效床面阻力与流速有关，前人在复式河槽沿横向的流速分布 ［48-51］ 以
及含植物漫滩的复式河槽水流水力特性 ［53-54］ 等方面取得了一定的成果，在此基础上可估算河道不同分
区的流速，经过多次调整得到比较准确的等效床面糙率，相应的流程图如图 15 所示。未来仍需在不
同种类植物阻力计算以及含植物河道水流水力特性等方面深入研究。

6 结论

本文提出了对河道植物分区施加实际流速条件进行试验的思路，针对独流减河实际植物及流速
条件，进行了无植物组、乔木组、灌木组、芦苇组试验，植物密度采用现场调研结果，对含植物河
道等效床面阻力进行了试验研究，得出以下结论：（1）本文沿横向和垂向对河道横断面分区，试验研
究了分区水体中的植物阻力，在此基础上将各分区的植物阻力合成。在获得植物阻力的基础上，将
其附加于床面上，换算得到植物等效附加糙率，进而求得等效床面糙率。利用本文方法可获得任意
植物河道对应的等效床面糙率。（2）以独流减河上游典型河道断面为例，100 年一遇洪水条件下，无

植物河道糙率取为 0.025，沿垂向的流速在 0.3 ~ 0.6 m/s 时，乔木种植区域的等效床面糙率为 0.060 ~
0.066；沿垂向的流速在 0.3 ~ 0.6 m/s 时，灌木种植区域的等效床面糙率为 0.083 ~ 0.099；沿垂向的流
速在 0.2 ~ 0.4 m/s 时，芦苇种植区域的等效床面糙率为 0.698 ~ 0.989。

参 考 文 献：

［ 1 ］ JÄRVELÄ J . Flow resistance of flexible and stiff vegetation：a flume study with natural plants［J］. Journal of Hy⁃
drology，2002，269（1）：44-54 .
［ 2 ］ WANG W J，HUAI W X，LI S，et al . Analytical solutions of velocity profile in flow through submerged vegetation
with variable frontal width［J］. Journal of Hydrology，2019，578：124088 .
［ 3 ］ JAHADI M，AFZALIMEHR H，ROWINSKI P M . Flow structure within a vegetation patch in a gravel-bed river
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