专利名称：生态糙率的实验方法
技术领域：
本发明涉及一种生态糙率的实验方法，属于水利工程技术领域。
背景技术：
河道生态修复的目标已经趋于多样化，在满足传统的防洪、泄洪功能需求的同时，还需要提供休闲、娱乐和观赏价值。河漫滩和河岸的各种植物，作为河流生态系统的重要组成部分，起到固滩、护岸的作用，同时提供栖息地和食物来源，对于恢复生态系统，增加生物多样性具有重要作用。植物很大程度上改变了水流阻力，影响水流结构。因此有效确定含植物的河道的糙率系数，科学控制植物的分布及生长密度，对于生态工程的分层设计，评估河道的泄洪能力具有重大的意义。现有技术中主要通过经验和半经验的方法来获取糙率，没有考虑植被，精度较低，由于水流的流速对糙率的敏感性很高，很容易造成得到的局部水流流速失真。而且由于河床的粗糙程度，河道断面形状，水流流态及含沙量等多种因素的影响，传统的处理往往将糙率作为河道形状以及粗糙程度对水流影响的一个综合参数。在生态修复的河流中，植被具有稳定河槽、调整水势、守滩固堤等功效，对于生态环境的保护和修复、维持河流湖泊的生态健康具有重要意义。然而，植被的存在增大了河床糙率，减小了水流流速，缩窄了河槽过水断面，对防洪不利。传统的方法已经无法满足生态修复的河流中的生态糙率精度的要求。
发明内容
现有技术中的方法未考虑到植被，所获取的糙率精度较低，在水流的流速对糙率的敏感性很高的情况中，很容易造成得到的局部水流流速失真；同时无法满足在生态修复的河流的情况中对生态糙率精度的高要求。针对这些缺陷，本发明提出了一种生态糙率的实验方法，可以为河流生态修复后的生态植被设计提供可靠的生态糙率数据，在修复河流生态系统的同时，保障河流行洪安全。本发明提出了一种生态糙率的实验方法，包括:步骤1:设置实验设备，包括水槽、推流器和测量仪器；步骤2:将水槽分为实验部分和对照部分；步骤3:在水槽的实验部分种植植被；步骤4:开启推流器进行推流实验，并记录实验数据；步骤5:处理实验结果并得到生态糙率。在一个实施例中，在步骤3中，在水槽的实验部分采用钻孔机钻孔，将植被种植于孔隙内，浇水并养护。在一个实施例中，在步骤I中，通过水槽顶部的环型导轨，利用支架装置将ADCP仪器固定，用来测量得到相应观测断面的流量和剖面流速的数据。在一个实施例中，测量仪器能够测量水面水位、流量和流速。在一个实施例中，在步骤3中，将水深、流速、植被类型和种植密度每一项选择多种类型，将所选择的水深、流速、植被类型和种植密度的类型进行不同的组合并作为实验设备参数应用到设备中。
在一个实施例中，选择2-3种植被类型，选择2-3种种植密度，选择5种水深和2种水流流速。在一个实施例中，在步骤4中，包括如下子步骤:步骤41:在实验设备的水槽中安装导流板和稳流格栅，观察水流流态，调试实验设备，确保水流处于均匀状态；步骤42:水泵抽水至水槽设计水位后，测定静止水面水位数据，启动推流器，测量水流流量、流速和断面水位。在一个实施例中，在步骤5中，含有乔木的河床糙率系数为
权利要求
1.一种生态糙率的实验方法，包括: 步骤1:设置实验设备，包括水槽、推流器和测量仪器； 步骤2:将所述水槽分为实验部分和对照部分； 步骤3:在所述水槽的实验部分种植植被； 步骤4:开启推流器进行推流实验，并记录实验数据； 步骤5:处理实验结果并得到生态糙率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤3中，在水槽的实验部分采用钻孔机钻孔，将植被种植于孔隙内，烧水并养护。
3.根据权 利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤I中，通过水槽顶部的环型导轨，利用支架装置将ADCP仪器固定，用来测量得到相应观测断面的流量和剖面流速的数据。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，所述测量仪器能够测量水面水位、流量和流速。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤3中，将水深、流速、植被类型和种植密度每一项选择多种类型，将所选择的水深、流速、植被类型和种植密度的类型进行不同的组合并作为实验设备参数应用到设备中。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，选择2-3种植被类型，选择2-3种种植密度，选择5种水深和2种水流流速。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤4中，包括如下子步骤: 步骤41:在实验设备的水槽中安装导流板和稳流格栅，观察水流流态，调试实验设备，确保水流处于均匀状态； 步骤42:水泵抽水至水槽设计水位后，测定静止水面水位数据，启动推流器，测量水流流量、流速和断面水位。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤5中， 含有乔木的河床糖率系数为
9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤5中，按照断面上植被的分布面积占断面总面积的比例，获取分布权重，将不同植被对应的糙率乘以分布权重，进行叠加，得到含有植被的河道生态糙率。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的方法，其特征在于，采用水位针以测量水位。
全文摘要
本发明提出了一种生态糙率的实验方法，属于水力工程技术领域。方法包括步骤1设置实验设备，包括水槽、推流器和测量仪器；步骤2将水槽分为实验部分和对照部分；步骤3在水槽的实验部分种植植被；步骤4开启推流器进行推流实验，并记录实验数据；步骤5处理实验结果并得到生态糙率。根据本发明的方法结果精准、步骤简单、成本低廉。
文档编号G01N33/24GK103197047SQ201310118709
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月8日 优先权日2013年4月8日
发明者方红卫, 白静, 何国建, 黄炳彬, 王光谦 申请人:清华大学
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