泥沙对人工湿地水流结构影响的实验研究

利用昆明理工大学水利水电系水力学实验室内平坡矩形玻璃水槽实验，研究三种流量5.304l/s，8.368l/s，10.267l/s下用有植物时无沙、水槽底部铺沙和水槽前端加沙，进行模拟人工湿地水流流速的分析。通过实验研究，发现人工湿地中泥沙对水流结构影响的主要表现有：有无泥沙情况下的垂向主流区流速基本均符合对数流速分布，且流速值均大于无植物无沙的情况;但有植物的底部流速梯度比无植物无沙时明显增大，流速分布在推移质泥沙作用下在模拟人工湿地的水槽底部出现流速梯度反转值;由于悬移质泥沙的存在，随着时间的变化植物和泥沙的交互作用不断变化，使河床底部的形态在不断变化使水槽底部流速明显减小，而在有底沙存在时，和纯植物时相比，底部流速梯度反转值消失，不再符合单纯有植物存在时的“S”型分布，在y/h小于0.7的范围内，流速变化基本呈线性变化;纵向流速分布：悬移质时，在植物高度相同，上游悬沙浓度相同的条件下，随着流量的增大，水流流速在越靠近植物带的前端接近于纯植物时的流速;推移质时，植物带内的流速和纯植物时相比，在流量为5.304l/s时，流速值增大且变化趋势两者相似。在流量为8.368l/s和10.267l/s时，流速的基本变化趋势和纯植物时相同，但是变化的幅度较流量为5.304l/s时大;水槽底部的淤积形态，影响了水流的过水断面和水流在一定距离内的能量转换，流量增加时，水流的流速变化幅度和紊动强度也随之增加。