刚性淹没双层植被明渠水流紊流特性研究

文章采用标准 紊流模型,结合雷诺平均Navier-Stokes方程,对刚性淹没双层植被明渠水流特性进行了研究。计算所得的流速值与实测值吻合良好,表明计算方法可行。进而根据空间及时间的双平均理论,给出了双平均条件下的明渠流速,雷诺应力及紊动能分布,并对紊动能平衡方程中的各项进行了分析。结果可以看出,刚性双层淹没植被作用下,垂向流速分布曲线由三个拐点将其划分为四个区域;雷诺应力及紊动能分布在植被顶端明显增强,高植被顶端各项值均大于低植被顶端相应值;紊动能平衡方程中的紊动耗散项及压力耗散项在紊动能平衡方程中起着主导作用;植被顶端区域产生的涡,通过喷射和扫掠作用使其附近水体发生质量及动量交换。     

含植物明渠流动分区和特征尺度研究进展

植物是生态河流必不可少的要素之一。植物的存在,改变了水流的紊流结构。由于流动沿垂向具有较强的不均匀性,对于含植物明渠紊流统计特性的描述,至今未有公认的、统一的沿水深分布表达形式。因此,对含植物明渠流动分区和各区特征尺度的研究越来越受到重视。本文回顾了无植物明渠和含植物明渠流动分区及特征尺度研究的主要成果,重点对基于流速分布和紊流结构两种方法确定的分区和特征尺度进行了分析和总结。指出将涡结构与流动特性参数分布规律相结合进行流动分区,在各区确定合适的特征尺度,进一步探究分区界限及流动特征尺度的影响因素及具体影响,建立普适的紊流统计特性分布规律是今后含植物明渠紊流结构研究的重要内容和趋势。     

不同植被重建模式下赣北红壤侵蚀坡地土壤养分效应

为了探讨植被重建模式与土壤养分的关系,合理改良与利用红壤侵蚀坡地,本文分析了草本、果树、果树+草、果树+草+农作物和果树+农作物等不同植被重建模式对土壤养分的影响,并运用灰色关联分析方法对不同恢复模式的土壤养分效应进行综合评价。研究结果表明:不同植被重建模式土壤养分效应差异显著,以果树+横坡套种农作物改善土壤养分效应最好,然后依次是果树+草本模式(全区覆盖优于带状覆盖)、果+草+农作物模式、果树+纵坡套种农作物,草本、果树模式改善土壤养分效应最差。赣北侵蚀坡地植被恢复,可以优先考虑恢复果树+横坡套种农作物模式和果树+草本模式。     

Incipient motion of sediment in presence of submerged flexible vegetation

The presence of submerged vegetation on river beds can change the water flow structure and alter the state of sediment motion. In this study,the incipient motion of sediment in the presence of submerged flexible vegetation in open channels was investigated in a laboratory experiment.The vegetation was simulated with flexible rubber cylinders arranged in parallel arrays. The effect of the vegetation density, water depth, and sediment grain size on the incipient motion was investigated. The experimental results indicate that the incipient motion velocity of sediment increases as the vegetation density decreases and the water depth and sediment grain size increase. With flexible plants, the incipient motion velocity of sediment is lower than it is without vegetation, and is larger than it is with rigid vegetation. A general incipient motion velocity equation was derived, which can be applied to both flexible and rigid vegetation conditions.     

中国植物空间分异规律

以省级行政区为分析单元,借助ArcGIS空间分析功能对中国行政分区图、中国森林覆盖率图、中国植物区系图、中国植被分区图进行叠加分析。通过对同一植被分区下分析单元数据进行整合,给出全国不同植物区系、植被分区、森林覆盖率信息。采用二阶聚类综合判别法,提取中国植被分区总体信息,探求植被空间分异规律,发现一类、二类、三类植被的比例为30∶37∶23,反映出植被的区域分布特性较强;四类植被比例大致占10%,反映出大区域内部的局地小生境造成的植被分布的整体差异。另外,一类植被多分布在中高纬度地带,二类植被贯穿中国全纬度,三类植被多分布在低纬度地带。     

城市异质植被的覆盖度估算模型比较研究

植被覆盖度是城市生态环境评价的一个重要指标。针对亚热带城市异质植被覆盖特征,选择像元尺度的植被指数(NDVI)转换模型、亚像元尺度的植被—土壤两端元模型(V-S Model)和植被—高—低反射率三端元模型(V-H-L Model)在TM影像上估算植被覆盖度,并结合野外实地调查对比验证3种模型的估算精度及其适用性。结果表明模型尺度和背景亮度对植被覆盖度估算有着不同程度的影响。NDVI转换模型整体高估覆盖度为27%,V-S模型和V-H-L模型整体低估覆盖度分别为23%和5%;验证结果证明:NDVI转换模型对高密度(60%)植被的估算结果最好,低估4%;V-H-L模型对中密度(40%~60%)和低密度(40%)植被的估算结果最优,仅低估2%,并受背景亮度的影响最小。因此,NDVI转换模型适用于高密度植被覆盖度的估算,亚像元尺度下的V-S模型和V-H-L模型适用于低、中密度植被覆盖度的估算,并以V-H-L模型估算较为准确。     

A detection problem: Sensitivity and uncertainty analysis of a land surface temperature approach to detecting dynamics of water use by groundwater-dependent vegetation

Sustainable management of groundwater-dependent vegetation (GDV) requires the accurate identification of GDVs, characterisation of their water use dynamics and an understanding of associated errors. This paper presents sensitivity and uncertainty analyses of one GDV mapping method which uses temperature differences between time-series of modelled and observed land surface temperature (LST) to detect groundwater use by vegetation in a subtropical woodland. Uncertainty in modelled LST was quantified using the Jacobian method with error variances obtained from literature. Groundwater use was inferred where modelled and observed LST were significantly different using a Student's t-test. Modelled LST was most sensitive to low-range wind speeds (<1.5 m s⁻¹), low-range vegetation height (<=0.5 m), and low-range leaf area index (<=0.5 m² m⁻²), limiting the detectability of groundwater use by vegetation under such conditions. The model-data approach was well-suited to detection of GDV because model-data errors were lowest for climatic conditions conducive to groundwater use.     

含柔性植物明渠水流阻力特性试验研究

利用水槽试验研究了无草、淹没型、非淹没型柔性植物水流阻力特性的变化规律,分析了含植物明渠沿程水面比降和阻力系数的变化特性。得到各植物阻力系数变化与尼库拉兹曲线基本相似,紊流范围内同样可划分为紊流光滑区、紊流过渡区、紊流粗糙区;探讨了各植物明渠等效河床的问题,据此确定了各植物的粗糙度,对植物粗糙度、水流雷诺数和阻力系数之间的关系进行了分析,并通过对各植物水流阻力系数的分区回归计算,得到各植物水流阻力的分区经验表达式,该方法能较好地应用于含植物明渠水流阻力系数的推求。     

含植物河道水动力特性研究进展

水生植物群落是河流生态系统的重要组成部分,利用天然植被护坡固土、净化水质、改善河流生态环境已成为河流生态修复的重要措施。本文从水生植物影响下的河道水流阻力特性及水流结构两方面,总结了国内外对含植物河道水动力特性的研究进展,并对该领域的未来研究方向提出了展望。     

柴达木盆地植被覆盖分布规律及影响因素

植被是陆地生态系统的主体,是自然生态系统中最活跃和敏感的因子,能够反映出气候、水、土壤等的变化。柴达木盆地地处干旱区,生态环境脆弱,采用MODIS遥感数据分析柴达木盆地植被类型、植被覆盖度的时空演化特征,结果表明:柴达木盆地总体植被覆盖较差,植被覆盖度较低,裸地或极稀疏植被占较大面积,2001—2012年裸地或极稀疏植被面积持续减小。植被指数一元线性回归分析结果表明盆地大部分区域植被呈明显好转趋势,这与近年来盆地内降水量增大密不可分。此外,地形地貌也是影响植被空间分布的重要因素。