【摘要】： 論文針對(duì)生態(tài)特征垂向變化較大的植被群落之間水流特性研究較少的現(xiàn)狀,選擇生態(tài)特征垂向均一和變化較大的蘆葦、灌木和草本群落,設(shè)計(jì)了六種群落組合,利用室內(nèi)水槽試驗(yàn)分析不同流量和植被密度時(shí)各種群落之間植被生態(tài)特征參數(shù)對(duì)水流特性和污染物縱向離散的影響。研究結(jié)論如下: 1)垂向上,植被群落之間水流流速隨直徑增加而減小,隨植被柔韌性增加而增加。灌木完全淹沒后,流速垂向分布可以分為兩個(gè)區(qū)域:一個(gè)為植被高度范圍,另一個(gè)為植被冠層以上。植被冠層之上流速分布基本一致,呈對(duì)數(shù)曲線形式;植被高度范圍內(nèi)流速分布隨其生態(tài)特征參數(shù)的垂向變化不同可以用不同的曲線描述。紊動(dòng)強(qiáng)度垂向分布曲線上存在三個(gè)拐點(diǎn):一個(gè)位于莖干向冠層過渡區(qū)域,第二個(gè)位于偏轉(zhuǎn)點(diǎn)處,第三個(gè)位于冠層頂端處。 2)在均勻流條件下,基于水流受力平衡推導(dǎo)植被阻力系數(shù)與Darcy阻力因子的關(guān)系,結(jié)合伯努利方程和Darcy阻力公式計(jì)算植被群落阻力系數(shù),通過分析發(fā)現(xiàn)其隨直徑、水深、直徑雷諾數(shù)、水深雷諾數(shù)和相對(duì)粗糙高度的垂向變化規(guī)律均可以表達(dá)為冪函數(shù)或指數(shù)曲線形式。利用多元非線性逐步回歸分析方法建立了植被阻力系數(shù)垂向分布計(jì)算模型。 3)利用改進(jìn)的單站法計(jì)算植被之間污染物縱向離散系數(shù),分析Nepf和Serra擴(kuò)散模型應(yīng)用于污染物縱向離散系數(shù)計(jì)算的可行性,結(jié)果表明兩個(gè)模型在應(yīng)用于天然植被時(shí)精度都比較低。將污染物縱向離散系數(shù)與植被直徑、阻力系數(shù)和直徑雷諾數(shù)聯(lián)系起來,建立垂向生態(tài)特征參數(shù)變化較大的植被群落之間污染物縱向離散系數(shù)計(jì)算模型。 4)將植被阻力分別概化為繞流阻力和底部糙率,建立水深平均的二維水流數(shù)值模型。驗(yàn)證結(jié)果表明:植被稀疏時(shí),采用繞流阻力或?qū)⑵涓呕癁榈撞磕ψ钁?yīng)力都可以得到較好的模擬結(jié)果。植被稠密時(shí),概化為繞流阻力時(shí)計(jì)算結(jié)果更接近真實(shí)值。
【圖文】：

3圖 1-1 黃河三角洲及研究區(qū)域示意圖黃河三角洲是國際重要濕地之一，是我國最年輕、分布最廣闊、保存最完整、總面積最大、受人類活動(dòng)干擾相對(duì)較少的濕地，是東北亞內(nèi)陸和環(huán)西太平洋鳥類遷徙的“中轉(zhuǎn)站”、越冬地和繁殖地，在我國生物多樣性保護(hù)和濕地研究中占有非常重要的地位。其濕地類型主要有灌叢疏林濕地、草甸濕地、沼澤濕地河流濕地和濱海濕地五大類。自然保護(hù)區(qū)內(nèi)生長有天然蘆葦 3.3 萬公頃、天然雜

毒有機(jī)污染物 POPs、石油烴或農(nóng)藥、藻類毒素等。這些污染物隨著汛期漫灘水流或地下水進(jìn)入濕地，對(duì)濕地水環(huán)境質(zhì)量及生態(tài)系統(tǒng)健康造成嚴(yán)重危害。此外，由于濕地植被的嚴(yán)重破壞，黃河河道兩側(cè)的岸灘受徑流侵蝕現(xiàn)象嚴(yán)重（如圖1-2），這跟植被覆蓋率不足有直接關(guān)系。為減少污染物和徑流侵蝕等現(xiàn)象對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)的破壞，很有必要研究水流及污染物在植被群落之間的運(yùn)移機(jī)理。圖 1-2 黃河下游河岸崩塌及濕地徑流侵蝕狀況黃河三角洲濕地是一個(gè)典型的由草本、灌木和喬木植物組成的豐富多樣的、第04期 惠二青：植被之間水流特性及污染物擴(kuò)散試驗(yàn)研究 B027-18-9
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：X52

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本文編號(hào)：2591729