[实用新型]用于推移质输沙率研究的植被群落河道模型

说明书

本实用新型公开了一种用于推移质输沙率研究的植被群落河道模型，主要由水槽、位于水槽上游的上游水箱和加沙口、随机分布于水槽槽底上的模拟植被群落、位于水槽下游的下游水箱和集沙口，以及用于实现水沙循环的循环注水系统和循环加沙系统构成，该模拟植被群落在水槽内随机分布，其大小和密度能较真实的还原天然河道的植被群落生长特点；还能够实现对不同工况的模拟，有助于推移质输沙率研究工作的开展。此外，本实用新型在确定好植被群落的随机圆点后，便可确定了植被群落的分布情况，简化了植被群落布设流程和设计、施工难度，进而提高了工况构建效率，有助于提高推移质输沙率研究工作的工作效率。

技术领域

本实用新型属于水力学及河流动力学领域，涉及一种河道推移质输沙率预测技术，具体涉及一种用于推移质输沙率研究的植被群落河道模型。

背景技术

天然湿地、河流中生长了大量植被，这些植被分散在河道的不同区域，每个区域的植被又聚集在一起呈簇团状生长。小范围内聚集生长的植被被称为植被群落。植被群落通常独立生长，即河道内能同时存在多个植被群落，互相之间不关联且不连接，这是由于植被群落对河道中局部水流结构的影响形成的。当植被群落生长在河道中时，植被群落两侧因为水流偏转引起群落两侧的河床冲刷，形成冲刷坑，进而限制植被群落的横向扩张。当植被群落发展至高密度群落时，其尾端会产生卡门涡街引起植被群落尾端水流紊动激增，导致该植被群落尾端后侧河床出现冲刷，限制植被群落的纵向扩张。因此，河道中的植被一旦扎根生长在过流区域，由于上述两种原因，最终都会以大量独立群落的形式分布在河道中。

天然河道中的植被群落通常以随机分布的形式生长，因为植被会竞争土壤营养进而导致植被群落之间通常会保持一定的距离。这会促进植被以群落形式分布在河道过流区域。相对于大面积分布的植被，随机分布的植被群落会造成水流结构在横向和纵向上的复杂变化，导致推移质输沙能力在植被群落区域和无植被群落区域出现巨大差异，最终改变河道整体的输沙能力。对于天然河道，在水深及流量已知的条件下，水利工作者很希望能够有模型能够准确预测复杂植被群落分布条件下的河道推移质输沙率，这可以为河道生态修复，河道清淤整治等提供理论依据和技术支持。

然而，开展推移质输沙率的研究，尤其是预测有植被群落河道的推移质输沙率需要各种高密度植被群落河道和低密度植被群落河道模型作为研究基础，在此基础上再进行理论模型的研究。由于涉及工况较多，若采用传统的河道试验模型，不仅成本较高，耗时费力，而且植被群落的排布受人为影响，难以模拟自然河道植被群落分布，不利于推移质输沙率预测研究的开展。

发明内容

针对目前缺少针对用于推移质输沙率研究的植被群落河道模型的技术现状，本实用新型旨在提供一种基于随机生成机制的植被群落河道模型，能够实现植被群落河道模型的高效搭建，该河道模型能够用于开展推移质输沙率的研究。

本实用新型基于天然河道植被群落的随机分布特点，参考收集的天然河道植被群落密度(2～8个/m²)范围，设计一种有随机分布植被群落的河道模型，该模型中的植被群落随机分布，植被群落大小和植被群落密度能较真实的还原天然河道的植被群落生长特点。

本实用新型提供的用于推移质输沙率研究的植被群落河道模型，包括水槽、位于水槽上游的上游水箱和加沙口、随机分布于水槽槽底上的模拟植被群落、位于水槽下游的下游水箱和集沙口，以及用于实现水沙循环的循环注水系统和循环加沙系统；任一模拟植被群落圆心到水槽边壁的间距不小于D/2，D为植被群落的直径；所述循环注水系统由循环水泵和输水管道构成，循环水泵的进口通过输水管道与下游水箱连通，循环水泵的出口通过输水管道与上游水箱连通；所述循环加沙系统由循环沙泵和输沙管道构成，循环泵的进口通过输沙管道与下游的集沙口连通，循环沙泵的出口通过输沙管道与上游的加沙口连通。