[发明专利]一种柔性植被群拖曳力系数的测量方法

摘要

本发明提供一种柔性植被群拖曳力系数的测量方法，包括以下步骤：步骤1：观察沿程水面线变化情况，确保水流平稳流经植被区；步骤2：通过高精度相机侧面拍摄获得水面线变化图像，从而确定水面线上沿程各点的水深值H(x)；步骤3：根据实测水深值运用多项式函数进行拟合获取H(x)；步骤4：利用所述多项式函数求解水流能坡，结合圣维南方程和柔性植被阻力计算公式，对植被水流进行受力分析，从而解出非均匀流柔性植被拖曳力系数公式。本发明通过相机拍摄水面线可以实现对沿程水面线连续变化的精确刻画，摆脱了阻力测定仪器和水位测量仪表定点测量的局限性，对变化过程描述更准确，非均匀流与均匀流条件均可描述，适用范围更广。

主权项

1.一种柔性植被群拖曳力系数的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：观察沿程水面线变化情况，确保水流平稳流经植被区；步骤2：通过高精度相机侧面拍摄获得水面线变化图像，从而确定水面线上沿程各点的水深值H(x)；步骤3：根据实测水深值运用多项式函数进行拟合获取H(x)；所述多项式函数H(x)为：H(x)＝axⁿ+bx^n‑1+…+zx+H₀；步骤4：利用所述多项式函数求解水流能坡，结合圣维南方程和柔性植被阻力计算公式，对植被水流进行受力分析，从而解出非均匀流柔性植被拖曳力系数公式；植被水流的圣维南方程：式中U表示断面平均流速，H表示水深，S₀表示水槽底坡，S_f表示能坡。水深H通过侧面相机拍摄得到沿程每一点的水位深度；断面平均流速U通过U＝Q/(B_eH)，式中Q为流量，B_e为断面有效过水宽度B为水槽宽度，为布设柔性植被的密集度；能坡H(x)为拟合水面线多项式函数；柔性植被作用下的水流进行受力分析：上述公式中γ＝ρg表示水的重度，ρ为水的密度，g为重力加速度，B表示水槽宽度，表示植被密集度，F_df表示柔性植被阻力，τ_g表示单位水槽底面积的摩擦力，τ_w表示单位水槽边壁面积上的摩擦力；柔性植被阻力公式：其中C_df表示柔性植被拖曳力系数，A_f表示植被密度，LAI表示植被流向叶面积指数；式中水深H用多项式函数来模拟H(x)＝axⁿ+bx^n‑1+…+zx+H₀，式中n＝1、2、3……，a、b…z为常数根据实际水面线来确定，H₀为x＝0处的水深值；g表示重力加速度，为布设柔性植被的密集度；A_f表示单位河床面积上的植被数量，LAI表示植被流向叶面积指数，S₀表示水槽底坡；U表示断面平均流速。