确定城市生态河道水流阻力的模拟系统及水流阻力计算方法与流程

技术特征：

1.一种确定城市生态河道水流阻力的模拟系统，其特征在于，包括城市生态河道模拟系统和河道水流阻力测量系统，所述城市生态河道模拟系统包括模拟城市生态河道和模拟植被带，所述模拟植被带置于所述模拟城市生态河道中；

所述模拟城市生态河道包括水库、抽水管道、变频泵、超声波流量计和水槽，所述抽水管道的一端插入水库，抽水管道的另一端通过超声波流量计与所述变频泵的一端连接，所述变频泵的另一端接入水槽，所述水槽通过回水廊道与水库相通；

所述模拟植被带包括塑料板、模拟植被、铆钉和螺纹连接件，其中，铆钉插入带有密集钻孔的塑料板，模拟植被与铆钉末端绑扎连接形成植被带，塑料板中心位置设有螺纹连接件，塑料板通过螺纹连接件与所述河道水流阻力测量系统固定连接；

所述河道水流阻力测量系统包括杠杆、定滑轮和盛水容器，所述杠杆底端设有螺纹，所述螺纹与所述塑料板中心位置处的螺纹连接件匹配，实现所述植被带与杠杆的固定，杠杆的顶端设有圆孔，所述定滑轮的一端通过杠杆顶端的圆孔与杠杆固定连接，所述定滑轮的另一端与盛水容器连接，整个杠杆的高度方向上每隔一段距离均设有钻孔，将直径略小于钻孔直径的铁棒插入钻孔作为杠杆支点，将铁棒置于带有固定装置的水槽顶端，以调节植被带进入水中的深度。

2.如权利要求1所述的一种确定城市生态河道水流阻力的模拟系统，其特征在于，所述模拟植被以塑料板中心线对称排列。

3.如权利要求1所述的一种确定城市生态河道水流阻力的模拟系统，其特征在于，所述盛水容器为铝制容器。

4.一种权利要求1-3任一项所述的确定城市生态河道水流阻力的模拟系统的水流阻力计算方法，其特征在于，包括：

S1，建立城市生态河道模拟系统和河道水流阻力测量系统；

S2，通过调节变频泵控制来流流量，使来流流量等于设计流量Q水深等于对应设计水深h；

S3，根据设计要求确定杠杆支点位置，使得植被带浸入水中的深度为h_v；

S4，当杠杆处于竖直位置时，测量盛水容器自重与注入盛水容器的水体的重力之和Fg；

S5、根据力矩平衡原理，计算得到城市生态河道的水流阻力。

5.如权利要求4所述的确定城市生态河道水流阻力的模拟系统的水流阻力计算方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：

根据力矩平衡原理可知：

F_v*L_V＝F_g*L_g； (1)

相对于杠杆支点来说，其力臂L_V为：

$L_v=h_c-(h-\frac{1}{2}{h}_v);---\left(2\right)$

将公式(2)代入公式(1)中，可得城市生态河道的水流阻力为：

$F_v=\frac{F_g{L}_g}{h_c-(h-\frac{1}{2}{h}_v)};---\left(3\right)$

其中，F_v为城市生态河道的水流阻力，F_g为盛水容器自重及其注入水体的重力之和，L_V为水流阻力相对于杠杆支点的力臂，L_g为F_g相对于杠杆支点的力臂，为杠杆支点到杠杆顶端的距离长度，h_c为水槽高度，h为水槽中的水深，h_v为植被带浸入水中的深度。