含植物水流问题引起了河流管理领域的广泛关注，并且成为河流动力学新的、重要的研究课题。本文使用激光多普勒测速(LDV)技术，采用圆柱铝棒模拟刚性植物，结合理论分析和水槽实验的方法，研究了含植物明渠的水流阻力和紊流特性。主要进行了以下的研究工作： 1、对国内外含植物水流问题的研究内容和成果进行了综述。 2、建立了由循环水槽系统和测量系统组成的实验系统。提出了LDV测量系统输出数据→自然直角坐标系(水平、重力垂向)→水槽系统坐标系(主流流向、床面垂向)下测量物理量平均值、二阶矩、高阶矩的转化公式；对于二阶以上的流速矩，不能运用矢量分解来处理坡度的影响。 3、对无植物三维窄深明渠最大流速位置．yUmax/H进行了研究。通过受力分析，指出了床面糙率和边壁糙率也是影响yumax/H的重要因素。基于实验各测量垂线yUmAX/H与宽深比和距边壁距离的关系，结合测量值对已有公式的集中度分析，提出了三维明渠“相对强边壁区”和“相对弱边壁区”的概念。实验表明，同“最大流速下移”现象相对应，纵向紊动强度存在“最小紊动强度下移”现象，宽深比越小，该现象越明显。最大纵向流速位置、雷诺应由正值向负值过渡位置、纵向紊动强度在接近自由水面区域最小值位置，近似相同。 4、基于含植物流场的流速和紊动强度测量值的空间分布，对流场的横向、纵向局部不均匀性进行了讨论，指出由植物引起的局部不均匀性是含植物流场的固有特性，可以通过对不同测量位置加权平均的方法，得到能反映整体流动的平均物理量。调整上下游进、出水口流态、选取适当的数据范围，能有效减少实验水槽进、出水口和边壁条件的影响。 5、基于流速时间、空间平均结果，对含植物明渠的平均流动特性进行了研究。对已有各种方法计算的速度比尺进行了比较，同时表明不同方法确定的速度比尺相差较大，分析不同的流动参数应采用不同的速度比尺计算方法。刚性植物非淹没条件下，平均流速可以写为流量、渠宽、水深和植物密度的函数；植物淹没条件下，很难用同一函数描述平均流速沿整个水深的分布；相同宽深比条件下，含淹没植物明渠和无植物明渠相比，yUmax/H前者高于后者，植物“抬高床面”或是减小了有效宽深比，甚至在宽深比<5.0时，不出现“最大流速下移”现象。根据物理意义，精确地确定了理论床面，并结合对数拟合法，确定了含淹没植物明渠的当量粗糙高度K<,s>，提出K<,s>具有水动力学特性，与植物的侧影盖度、淹没度和水流结构有关。 6、通过含植物、无植物明渠平均流速的比较，指出植物对输沙率可能的影响：淹没植物能够减少近床面推移质单宽输沙率，非淹没植物能够减少悬移质单宽输沙率。 7、基于水流阻力等效，提出了等效过水断面、等效综合曼宁糙率系数、植物附加曼宁系数等一系列等效水力参数的概念和计算公式，提出了采用水深作为水力半径的判别条件。 8、提出了含植物明渠水流阻力的划分和3种计算各组成部分的方法。在植物非淹没条件和淹没条件下，植物阻力占水流总阻力的百分比对淹没度和密度的敏感性不同。 9、利用边壁阻力分解法建立了刚性模拟植物阻力系数C<,D>公式。实验结果表明，植物非淹没条件下，C<,d>与1.0相差不大，随着密度的增大而增大；植物淹没条件下，C<,D>随着密度的增大而增大，随淹没度的增大而减小。 10、含植物明渠紊流的紊动强度和雷诺应力分布同无植物明渠存在较大差异。植物非淹没条件下，三者沿水深近似为常数。植物淹没条件下，纵向、垂向紊动强度在植物项部出现最大值，植物顶部为能量产生源，能量自植物顶部向床面和自由水面传递；在植物层内部和植物上方，纵向、垂向紊动强度和雷诺应力可以分别写为y/H<,v>(距床面高度/植物高度)和y/H(距床面高度/水深)的函数。 11、在刚性植物顶部，纵向平均流速沿垂线分布出现拐点、紊动强度和雷诺应力出现最大值、偏态系数发生符号改变，说明植物顶部具备发生开尔文一亥尔母霍兹不稳定扰动的必要条件，植物顶部为紊动能产生源和紊流猝发激发点。纵向、垂向流速概率密度分布偏态系数的符号表明，植物层上方喷射占主导地位，植物层内部清扫占主导，植物顶部喷射和清扫的作用相当。