规则波作用下刚性挺水植物波生流试验研究

陈 杰,姚 震,蒋昌波,3,曾思益,陈克伦

(1. 长沙理工大学水利工程学院,湖南 长沙 410114；2.洞庭湖水环境治理与生态修复湖南省重点实验室,湖南 长沙 410114; 3.水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室,湖南 长沙 410114)

在水生群落中,水动力过程会对动植物的物质循环、幼虫分散、固碳过程等产生影响,从而影响群落的生物生产。对沿海水生植物而言,由波生流引起的水生植物流是影响植物周围水体中溶解物质和颗粒物质在生态系统中的交换强度、维持距离以及停留时间的直接动因[1- 2]。研究由波生流引起的水生植物流对于分析水生生态系统循环机制具有重要意义。

近年来,众多学者针对由波生流引起的水生植物流特性开展了大量的试验及理论推导工作。Luhar等[3]基于边界层流动理论提出了沉水植物冠顶波生流理论模型；Abdolahpour等[4- 6]对沉水植物刚柔性以及植物密度进行试验研究,提出了含植物特征参数的沉水植物时均流速最大值预测公式,认为沿海沉水植物冠层与周围环境之间的物质交换可以由植物带顶部的垂直混合速率来控制,以及研究了柔性模型与刚性模型的垂直扩散系数；van Veelen等[7]通过采用不同刚度的植被模型进行物理模型试验,研究了柔性植被摇摆作用对流速结构的影响；Chen和Zou[8]采用欧拉- 拉格朗日混合网格的方法对柔性植物进行数值模拟,研究了植被弯曲刚度对经验阻力系数和惯性系数的影响。从目前国内外研究现状可知,以往由波生流引起的水生植物流的研究对象大多为沉水植物,而对挺水植物的研究更关注于消波特性方面[9- 12],对水生植物流的研究较少。……