瞬时溃坝后覆盖杆状植被的倾斜渠道上的推进波前

通过水槽实验，研究了瞬时溃坝后覆盖刚性均匀分布杆状植被的倾斜渠道的阻力系数$C_d$。测量包括多个渠道底坡$S_o$和坝后水深$H_o$下的水面$h(x,t)$的高分辨率空间$x$和时间$t$图像，以及由顺序测力传感器提供的阻力估计。利用扩散波近似对圣维南方程（SVE）进行波前速度分析，得到波前速度$U_f=\sqrt{\Gamma_h 2 g \phi_v'/(C_d m D)}$，其中$\Gamma_h=-\partial h/\partial x$，$g$为重力加速度，$\phi_v'=1-\phi_v$为单位地面面积的流体体积分数，$\phi_v=m \pi D^2/4$为单位地面面积的固体体积分数，$m$为单位地面面积的杆数，$D$为杆直径。从推进波前区域附近的$h(x,t)$数据推断出的$C_d=0.4$（也由测力传感器测量确认），相对于其独立测量的定常均匀流情况大幅降低。这一发现表明，与在均匀流中研究的常规遮蔽或阻塞效应对$C_d$的影响相比，与瞬变和流动扰动相关的减阻机制更可能起主导作用。由流入-流出体积平衡确定的推进波前区域中夹带的空气体积增加，部分解释了$C_d$从1降低的原因。