挺水植被布局对矩形浅池水体流态的影响

摘要

研究浅池水体流态水力学特性有助于优化景观池塘、湖泊和湿地等设计，提高水体连通性，改善流态。挺水植被与景观水体结合不仅能提高景观美学性，而且具有改善水体连通性的作用。本文采用2维浅水数值模拟，探索了植被覆盖变化下的水流沿中轴线槽道进入和推出矩形浅池的水体流态特性，并进行了基于水力特性的定量分析。研究发现：植被具有均化浅池水体流速和稳定流动的作用，非对称流态转变为对称流态；当植被密度≥5 m–1时，两侧分离回流区完全消失，水体连通性最佳，形成平推流。基于场景模拟后发现，紧邻入口植被局部覆盖能达到浅池植被全覆盖的改善流态的效果；进一步分析表明，浅池流态与中轴线流速及流速梯度分布相关。表征水体流通性的流通水体占比与表征水流调整的无量纲平均流速梯度存在显著的对数相关，提出的预测模型可用于矩形浅池类景观的水力设计。

关键词

浅池流态 / 挺水植被 / 浅水模拟 / 分离回流区 / 水流连通性

基金资助

四川省自然科学基金项目（2023NSFSC0283）