河道水生植物具有保护河道生态系统和净化水质的功能,科学合理的施工设计,正确的维护管理方法,对水生植物的生长有很好的作用,同时更能提高水生植物在河道建设中的生态价值和经济价值。目前,在湖滨、河道水体水生态保护工程中面临的主要难题之一是水流对种植初期植物的影响。在洪水期水流流量大、流速快、流向单一,枯水期流量少、流速小,而由于湖泊水位变动,可能造成往复流的现象。这些水文水动力特征可能对水生植物长有一定的破坏性。工程中常用的导流方法主要是通过在植被保护带前打导流桩来改变水流流向,但是这种导流方式对水深、底质要求较高,不适用于水深较大和地质过硬或过软的水域。并且这种导流方式还存在着稳定性低、景观效果差、影响导流桩前后水流交换等缺点。实际需要具有适用于水体流速大、水深适应性强、景观效果好等特点的柔性导流装置。因此,本文基于一种鱼刺形柔性生态导流坝结构,通过在水槽中开展物理模型实验,利用剖面流速仪(ADCP)对水槽中坝后各个横断面上的水流流速的垂向分布(水深方向)以及横向(水槽宽度方向)分布进行细致的测量,主要研究了水动力条件(单宽流量、相对淹没度)、坝体布置形式(主坝角度、支坝角度)对坝后各断面的水流流速的水流紊动强度横向分布规律和垂向分布规律。导流坝对水流的减速特性的影响。研究主要得到以下结论:(1)导流坝模型改变了水流流速的垂向分布结构,断面上纵向流速随流量的增大而增大,变化规律基本趋于线性增长;各垂线上纵向流速大小受流量的影响,随流量的增大而增大,但是流速结构受流量的影响较小。在无模型河道,流量对紊动强度分布影响不大,紊动强度沿河宽方向的规律没有明显区别,沿水深方向分布规律一致:在同一断面中,不同单宽流量下的紊动强度均呈现自床面到水面先增后减的趋势。流量较大时,随流量的增加,强紊动区有往下游移动的趋势。综上可知:紊动强度的大小由两种因素共同影响造成:一是导流坝阻力作用,二是水流流量大小。(2)相对淹没度,支坝角度和主坝角度都会对断面上纵向流速的垂向结构产生十分显著的影响。根据不同淹没度下该生态柔性导流坝对水流垂向分布的影响,可为制定针对保护不同类型的水生植被的实施方案提供理论参考。随着水深的增加,导流坝实际阻挡流量的比例相对减少,断面各垂线上的三维紊动强度主要表现为自床面到水面逐渐增大的趋势。(3)利用减速率为参数指标描述该生态柔性导流坝对水流减速效果,并分别对比了不同单宽流量,不同淹没度,不同支坝角度和不同主坝角度影响下的各断面不同垂线上的纵向流速的减速率。可知:减速率的大小主要集中在0.5附近,说明模型排列、水位及各流量组合影响下的减速效果较好。(4)在这两种淹没度下(水深为0.55 m与水深0.45 m)近水表层位置的减速率的分布规律,在坝后下游所测的最终断面位置,当主坝与水流方向垂直,支坝与主坝垂直布置(即模型排列A)影响下的减速率自左边壁至右边壁呈现逐渐减小的趋势;当主坝与水流方向垂直,支坝与主坝呈60°(模型排列B)影响下的减速率自左边壁至右边壁呈现先增加,后减小的趋势;当主坝与水流方向垂直,支坝与主坝呈30°(模型排列C)影响下的减速率自左边壁至右边壁呈现逐渐增大的趋势。(5)对比不同支坝角度的影响水流传至坝后下游所测的最终断面时,在模型各排列影响下断面垂线的减速效果虽然存在差异,但是排列方式的减速效果的差异性很小。这主要是因为水流传至坝后下游所测的最终断面时,流场已基本问题,支坝角度的变化对断面各垂线减速效果表现的差异性很小,而断面表现良好的减速效果主要是受支坝角度与近坝紊流涡的共同作用。(6)对比不同主坝角度的影响发现当水流传至坝后下游所测的最终断面时,模型各排列在垂线上的减速率的大小体现出了显著差异,其中当主坝与水流方向呈75°,支坝与主坝呈15°(模型排列D)的减速效果最佳,减速效果最佳的位置是左岸和右岸。