漂浮植被广泛地存在于人造浮岛、湿地、天然河道以及湖泊当中,是河道景观和生态修复工程的重要组成部分,合理的配置漂浮植被不仅能够改善水质、维护生物物种的多样性,还能改善周边居民的生活环境。较沉水、挺水植被水流而言,漂浮植被水流的流动特性非常复杂,不同的区域可表现为多孔介质流动、明渠流动、管道流动和边界层流动的特性。以往研究多采用探入水中一定深度的刚性圆柱体来模拟漂浮植被以研究其水流运动特性,而对根系不发达的浮毯型植被盖形式的漂浮植被水流运动特性研究较少。本文采用仿真荷叶模拟不规则植被斑块或浮毯型植被盖,综合考虑植被、水体、风应力以及底壁的交互作用,采用理论推导与实验室试验相结合的方法研究漂浮植被水流的水动力学特性。在漂浮植被的影响下,水流结构和动量传输特性会发生明显变化,进而对水体中污染物和泥沙的输移扩散产生影响。文中采用水槽试验分别对不同雷诺数、不同宽深比、不同种群密度下漂浮植被对水流的剪切作用和紊动传输特性的影响进行了系统研究。受植被粗糙边界的影响,纵向流速的最大值出现在水体中部,雷诺应力和紊动强度最大值出现在植被盖附近。此外,水流结构不仅与植被覆盖率有关,还与植被形态和组合方式有关。植被主导区水流以有利于物质下沉的“向内交互作用”为主导流态,床面主导区以有助于底泥的起动的“猝发”为主导流态,揭示了植被覆盖层对水体中污染物输移和床面形态的影响机理。对于湖泊、水库等流速极小的半封闭型水域,水体在风应力的驱动下形成风生流,对底泥的起动和污染物的输移扩散产生影响。而漂浮植被的出现会对风生流和风生波起到抑制和削弱作用,进而影响水体中污染物的输运。本文对漂浮植被影响下的风生水流的流速结构进行了试验研究,结果表明在不同风应力的作用下,流场的垂向结构较为复杂。无植被时有纵向风生环流形成,与前人研究结果一致;风速较大时水面形成表面波,高频段水体的能量增加。其次,水面有漂浮植被时,水流结构受影响程度视其规模和密度而有所变化。在植被的影响下,纵向流速整体减小,表面波受到抑制,水流表层流速方向只在风速较大或植被密度较小时与风向一致;风速越大,风生波对应的主频越高;覆盖率越大,风生波对应的主频越低,其能量沿水深衰减越快。另外,当水流流经植被斑块时,在植被前缘受植被阻挡,波动明显;表层流速在植被斑块中心及其后缘急剧减小,波动减弱,并伴随反向流速的出现;在植被斑块之后一倍斑块直径的位置,尾涡的作用减弱,流动结构开始呈现恢复态势。在天然湖泊、河道型水库中,水流不仅受风生流的驱动,还受地形的影响和重力的驱动,本文对动水风生流及含漂浮植被动水风生流的水力特性进行了试验研究。结果表明,低速水体受风的影响程度明显大于高速水体,风应力的作用下的流速剖面不能简单视作风生流和定常流的叠加,而需要考虑二者间的交互作用;动水水面波的主频大于静水风生波的主频。漂浮植被的出现,对水流表面波的形成具有抑制和削弱作用,流速、雷诺应力、紊动强度以及象限分析结果与明渠漂浮植被水流的结果类似。不同水深、流速漂浮植被水流对风速、植被密度、植被形态的敏感程度不同。大尺度、低频率涡占据水体主要动能,由于表面波的存在使得能量累积曲线在高频段二次增长,不同于无风明渠水流的能量分布规律。研究成果可以为实际径流与风生流相互作用情况的数值模拟提供模型参数,同时也为今后污染物、泥沙、藻类的输移扩散以及水体富营养化的深入研究提供必要的基础。在水生植被环境中,漂浮植被以额外拖曳力的方式作用于水体表层,从而改变了明渠水流的运动特性。为了定量研究漂浮植被的阻流特性,基于边界层理论对其受到的拖曳力进行了计算分析,并将实测的植被-水体交界面处切应力与基于边界层理论计算得到的拖曳力进行了对比分析。结果表明,在充分发展的湍流边界层中,将边界层理论用于分析漂浮植被拖曳力是可行的;漂浮植被摩擦阻力的大小与速度的平方成正比,而压强阻力的大小与流速的平方成反比;植被拖曳力系数由植被区长度雷诺数ReL和植被区高度雷诺数Reh共同决定。此外,在分析植被盖与冰盖阻力成因的基础上,将未完全冰封河道综合糙率系数的计算公式用于漂浮植被水流,拓宽了该公式的应用范围。纵向流速的垂向分布是研究河床冲刷、污染物输移扩散的基础,而解析解模型能够快速准确的对其进行初步预报。文中采用双幂函数对纵向流速的垂向分布进行求解,并对解析解模型中关于植被和床面粗糙的参数,以及植被空隙的影响等进行了分析讨论。此外,还对切应力的垂向分布进行研究,认为在水流充分发展的区域其呈线性分布,建立了垂向分布的线性表达式。该解析解模型计算值与水槽试验的实测值吻合良好。研究表明植被粗糙与床面摩阻是相互影响的,不可将二者割裂开来;漂浮植被空隙对水流的扰动作用明显,对表层紊动结构的影响较大。