博士后文库 | 《植被与水流相互作用的水动力学机理》

随着全球工业化和城市化的快速发展，国内外许多河流污染严重，水质恶化，导致河流生态系统逐步退化。对生态受损的河流生态系统进行修复、有效治理日趋恶化的水环境，是改善水体环境、提高水生态系统稳定性、实现水资源高效可持续发展和人与自然和谐共处的关键。

内容简介

本书全面阐述植被与水流相互作用理论。采用数学模型推导、实验室实验及数值模拟相结合的方法，以水生植物与水流的相互作用为切入点，从水动力学角度对植被环境水流特点进行深入研究，探寻水流流动规律与不同形态植被的关系，并提出植被环境流速分布计算方法，系统量化植被的阻力效应。本书力求通过简单易懂的语言和详细的公式推导使读者快速高效地理解植被环境水力学中的相关知识。

本书研究成果揭示植被环境下的水流运动规律与植被种类、形态、密集度等的关系，阐明植被阻力系数、水流流场特征、湍流紊动特性，为系统科学地进行植被生态修复提供水动力学理论基础。

创新成果

（1）针对植被存在情况下的流速分布特性进行研究，通过构建植被形状函数模型，采用解析方法对水流控制方程进行求解，得到流速的垂向分布解析解模型。

（2）基于植被水流流速垂向分布的一阶数值模型，探寻并量化不同水层之间的流速关系，构建植被阻力效应与植被淹没度和植被阻力长度尺度的数学模型，建立植被存在情况下的总流速预测模型。

（3）将经典的基于小尺度粗糙物的尼古拉兹阻流理论拓展到大尺度粗糙物，针对植被提出植被粗糙度和植被化水力半径计算方法，基于理论分析与数学方程推导，得到紊流情况下植被水流阻力系数与植被化水力半径和植被粗糙度的关系。

（4）采用理论推导与实验相结合的方法，揭示植被拖曳力系数与雷诺数及植被密集度的变化规律，给出植被阻力效应分区方法，完善植被对水流的增阻效应和减阻效应研究。

（5）针对挺水和沉水植被情况下的水流运动，构建达西-魏斯巴赫阻力系数与植被属性及水流特性的数学模型，同时给出相应的计算方法，进一步揭示植被影响下的水流能量损失机理。

读者对象

本书可作为水利类、生态类、环境类相关研究生的参考书，也可供生态水力学相关专业的教师、科研人员等阅读参考。

目 录

《植被与水流相互作用的水动力学机理》

王伟杰 著

ISBN 978-7-03-076209-2

本文摘自《植被与水流相互作用的水动力学机理》部分内容，有删减，标题为编者所加。

（本文编辑：徐雁秋 ）

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