本研究采用圆柱棒模拟植物，利用ADV测量流场，并结合流动显示技术，对植物条件下明渠结构进行了实验研究。主要针对植物局部阻力系数、紊流统计矩、紊流特征长度（渗透深度和零平面位移）、紊流拟序结构进行了研究，发表相关文章12篇（标注论文7篇），待出版著作2部，授权发明专利2项，实用新型专利1项，获软件著作权1项，获得教育部优秀成果技术发明二等奖1项（本人排名6），协助培养博士2名、硕士1名，独立培养硕士4名，参加国内学术会议1次，国际学术会议1次，完成了项目的预期成果指标。主要的研究成果概括如下： 1、基于受力分析，提出了局部水流阻力、局部植被阻力、局部植被阻力系数的公式的形式，结合ADV流场测量结果，运用ACI分析方法，建立了植物局部阻力系数经验公式。根据植物局部阻力系数沿水深分布规律，将植物内层分为三个区域：（1）类非淹没区（局部植物阻力系数沿水深不变的区域，植物顶层的涡不能扩展到此区域，类非淹没区的上限近似为渗透深度）（2）增长区（局部植物阻力系数沿水深增大的区域）（3）减小区（局部植物阻力系数沿水深减小的区域）。研究为植物水流的精细模拟提供了依据，也为植物层内部紊流机理的研究提供了思路。 2、对断面平均流速、植物淹没度、植物密度对于紊流统计一阶、二阶、高阶矩（平均流速、紊动强度、雷诺应力、偏态系数、峰态系数）的影响进行了实验研究。实验表明，植物和水流条件对于一阶、二阶矩影响明显，对于高阶矩影响不明显。通过渗透深度的定义和雷诺应力的分布，对渗透深度进行了研究，发现淹没度和植物的刚柔度对其影响明显。根据零平面位移厚度的定义和雷诺应力分布、流速分布，计算了不同工况下的零平面位移厚的，其变化趋势和渗透深度近似。 3、运用流动显示技术（荧光钠素为示踪剂）、PIV技术和数字图像处理技术，对植物条件下明渠紊流拟序结构进行了研究。实验结果表明，植物的存在改变了明渠条件下的紊流结构，与无植物明渠存在明显差异。根据拟序结构特性，将流动划分为三个区域：植物内层区，为弱猝发现象与类卡门涡街的综合作用；植物顶部附近区，紊流结构及类型复杂，既有猝发过程，也存在自由混合层中大涡配对现象，其中猝发频率及喷射高度与淹没度及流速成正相关；植物外层区，与自由剪切紊流类似，表现为涡体拉伸及紊流的间歇性。 2100433B