荧光剂探测植被群尾流区长度
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｒ ｗａｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｄｉｃｔａｔｅ ｔｈｅ ｍ ｏｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｋｅ ｖｏｒｔｉｃｅｓ．Ｔｈｅ ｗａｋｅ ｍｏｔｉｏｎ ｗａｓ ｃａｐｔｕｒｅｄ ｂｙ ｖｉｄｅｏ． Ｍ ａｔｌａｂ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｈｅ ｆ ｌｕｏｒｅｓｅｅｒ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｄｅｏ ｔｏ ｔｈｅ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｎｕｍ ｂｅｒｓ． Ｔｈｅｎ， ｔｈｅ ｗａｋｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｐａｔｃｈ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｒｏｍ ｔｒａｄｉｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍ ｅｔｈｏｄ． Ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｓ ｃａｐａｂｌｅ ｔｏ ｅｓｔｉｍ ａｔｅ ｗａｋｅ ｌｅｎｇｔｈ． Ｔｈｅ ｍ ｅｒｉｔ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ， ｑｕｉｃｋ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｔｅ， ｈｅｎｃｅ， ｔｈｅ ｔｅｃｈｏｉｎｉｑｕｅ ｃａｎ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ； ｗａｋｅ ｒｅｇｉｏｎ；ｆ ｌｕｏｒｅｓｃｅｒ；ｍ ｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
（四川大 学 水 力 学与 山 区河流 开发 保护 国家重点 实验 室 ，成都 ６１００６５）
摘 要 ：采 用 荧光 剂 指 示 植 被 群 尾 流 漩 涡 的 运 动 轨 迹 ，通 过 拍 摄 荧 光 剂 运 动 轨 迹 视
频 ，运 用 Ｍａｔｌａｂ工 具 将 视 频 中 的 荧光 剂 运 动 轨 迹 转 化 为 数 值 分 布 ，确 定 植 被 群 尾 流 区 长 度 ，构 建 一 套 尾 流 区 长 度 荧 光 探 测 新 技 术 。 该 技 术 得 到 的 结 果 与 传 统 测 量 方
０ 引 言
植 被群 通 常是 树 木 群 、灌 木群 和野 草 群 的初 始 生 长 形 态 。植被 群通 常 生 长在 河 道 的过 流 区域 ，会 长 期 影 响 其 周 围 区 域 的 水 流 特 性 、滩 槽 演 变 及 河 床 形 态 。植 被群 最 大 的特 征 是其 尾端 存 在 流速 及 紊 动 强 度均 很小 的尾流 区 ，其 长 度 为 （见 图 Ｉ）。 由于 较 小 的流 速 与紊 动强 度 ，吸 附 有 机 营 养 物 的悬 浮 泥 沙 极 易 沉积 在植 被尾 流 区 ，沉 积 泥 沙 可 以促 进 植 被 生 长 和
文 章 编 号 ：１００６—７１６７（２０１ ８）０３—００１０—０４
Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｗ ａｋｅ Ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ Ｐａｔｃｈ Ｕｓｉｎｇ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｒ
ＺＨＡＮ Ｇ Ｂｉｎ， Ｍ Ａ Ｘｕｄｏｎｇ
（Ｓｔａｔ Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ ａｎｄ Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｒｉｖｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６ １ ００６５，Ｃｈｉｎａ）
扩 张 ［９１。当植 被孔 隙 ‘Ｄ＞０．０４时 （＝＂ｒｒｎｄ ／４，其 中 ：ｎ 为单位 面积 植 被 数 量 ，ｄ为单 株 植 被 直径 ），在 ｘ＝ 处开 始 出 现 卡 门 涡 街 。在 涡 街 作 用 范 围 内 （ ＞ Ｌ ），流 速 和 紊 动 强 度 迅 速 增 大 ，引 起 河 床 冲 刷 。 因 此 ，有 必 要 对 植 被 尾 流 区 的 长 度 测 量 技 术 进 行 研 究 。
塑 ＝！ ！
ＣＮ ３ｌ— ｌ７０７／Ｔ
官 睑 它 研 丽 与 拓 森
ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮ ＩＮ ＩＪＡＢ０ＲＡＴＯＲ、
第 ３７巷 第 ３期 ２０１８年 ３月
Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０ｌ８
荧 光 剂 探 测 植 被 群 尾 流 区 长 度
张 斌 ， 马 旭 东
法 结果 两者 吻合 良好 。较传 统 测量 方法 ，采 用新技 术探 测尾 流 区长度 具 有 简单 、快
速 且 准 确 等 特 点 ，可 以 极 大 地 提 高 实验 效 率 。
关 键 词 ：植 被 群 ；尾 流 区 ；荧 光 剂 ；测 量 技 术
中 图 分 类 号 ：ＴＶ ｌ３３．１
文 献 标 志 码 ：Ａ
收 稿 日期 ：２０１７－０６－２２ 基金 项 目 ：国 家 重 点 研 发 计 划 （２０１６ＹＦＣ０４０２３０２）；国 家 自然 科 学 基 金 （５１５３９００７，５１６０９１６０） 作 者 简 介 ：张 斌 （１９７８一），男 ，内蒙 古 乌 兰浩 特人 ，博 士 ，讲 师 ，主 要 从 事 水 力 学 及 河 流动 力学 研 究 。
Ｔｅ１．：１ ３８８０５３４１７３；Ｅ—ｍａｉｌ：１５４１４５００＠ ｑｑ．ｃｏｒ ｎ
图 １ 植 被 群 尾 流 区及 卡 门 涡 街 概 化 示 意 图
第３期
张 斌 ，等 ：荧 光 剂 探 测 植 被 群 尾 流 区 长度
● ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９
ｍ ¨ ＂
对 于植 被尾 流 区 的 长度 测 量 ，传 统 的方 法 是 通 过 ０．０６～０．９６ ｃｍ 之 间变 化 ，单 株植 被直 径 ｄ＝０．４ ｃｍ。
流 速测 量 找 寻植 被 群 尾 端 （ ＝０）到植 被 群 后 侧 最 小 本 文研 究 仅 考 虑非 淹 没植 被 群 ，植 被 群直 径 Ｄ ＝１０～ 流速 出现 处 的长 度 … 。这 种 方 法 的特 点 是 精 度 较 ４０ ＣｌＦＩ，实验 参数详 见表 １。将 每 组植 被群 布置 在 ＰＶＣ
（四川大 学 水 力 学与 山 区河流 开发 保护 国家重点 实验 室 ，成都 ６１００６５）
摘 要 ：采 用 荧光 剂 指 示 植 被 群 尾 流 漩 涡 的 运 动 轨 迹 ，通 过 拍 摄 荧 光 剂 运 动 轨 迹 视
频 ，运 用 Ｍａｔｌａｂ工 具 将 视 频 中 的 荧光 剂 运 动 轨 迹 转 化 为 数 值 分 布 ，确 定 植 被 群 尾 流 区 长 度 ，构 建 一 套 尾 流 区 长 度 荧 光 探 测 新 技 术 。 该 技 术 得 到 的 结 果 与 传 统 测 量 方
０ 引 言
植 被群 通 常是 树 木 群 、灌 木群 和野 草 群 的初 始 生 长 形 态 。植被 群通 常 生 长在 河 道 的过 流 区域 ，会 长 期 影 响 其 周 围 区 域 的 水 流 特 性 、滩 槽 演 变 及 河 床 形 态 。植 被群 最 大 的特 征 是其 尾端 存 在 流速 及 紊 动 强 度均 很小 的尾流 区 ，其 长 度 为 （见 图 Ｉ）。 由于 较 小 的流 速 与紊 动强 度 ，吸 附 有 机 营 养 物 的悬 浮 泥 沙 极 易 沉积 在植 被尾 流 区 ，沉 积 泥 沙 可 以促 进 植 被 生 长 和
文 章 编 号 ：１００６—７１６７（２０１ ８）０３—００１０—０４
Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｗ ａｋｅ Ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ Ｐａｔｃｈ Ｕｓｉｎｇ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｒ
ＺＨＡＮ Ｇ Ｂｉｎ， Ｍ Ａ Ｘｕｄｏｎｇ
（Ｓｔａｔ Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ ａｎｄ Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｒｉｖｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６ １ ００６５，Ｃｈｉｎａ）
扩 张 ［９１。当植 被孔 隙 ‘Ｄ＞０．０４时 （＝＂ｒｒｎｄ ／４，其 中 ：ｎ 为单位 面积 植 被 数 量 ，ｄ为单 株 植 被 直径 ），在 ｘ＝ 处开 始 出 现 卡 门 涡 街 。在 涡 街 作 用 范 围 内 （ ＞ Ｌ ），流 速 和 紊 动 强 度 迅 速 增 大 ，引 起 河 床 冲 刷 。 因 此 ，有 必 要 对 植 被 尾 流 区 的 长 度 测 量 技 术 进 行 研 究 。
塑 ＝！ ！
ＣＮ ３ｌ— ｌ７０７／Ｔ
官 睑 它 研 丽 与 拓 森
ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮ ＩＮ ＩＪＡＢ０ＲＡＴＯＲ、
第 ３７巷 第 ３期 ２０１８年 ３月
Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０ｌ８
荧 光 剂 探 测 植 被 群 尾 流 区 长 度
张 斌 ， 马 旭 东
法 结果 两者 吻合 良好 。较传 统 测量 方法 ，采 用新技 术探 测尾 流 区长度 具 有 简单 、快
速 且 准 确 等 特 点 ，可 以 极 大 地 提 高 实验 效 率 。
关 键 词 ：植 被 群 ；尾 流 区 ；荧 光 剂 ；测 量 技 术
中 图 分 类 号 ：ＴＶ ｌ３３．１
文 献 标 志 码 ：Ａ
收 稿 日期 ：２０１７－０６－２２ 基金 项 目 ：国 家 重 点 研 发 计 划 （２０１６ＹＦＣ０４０２３０２）；国 家 自然 科 学 基 金 （５１５３９００７，５１６０９１６０） 作 者 简 介 ：张 斌 （１９７８一），男 ，内蒙 古 乌 兰浩 特人 ，博 士 ，讲 师 ，主 要 从 事 水 力 学 及 河 流动 力学 研 究 。
Ｔｅ１．：１ ３８８０５３４１７３；Ｅ—ｍａｉｌ：１５４１４５００＠ ｑｑ．ｃｏｒ ｎ
图 １ 植 被 群 尾 流 区及 卡 门 涡 街 概 化 示 意 图
第３期
张 斌 ，等 ：荧 光 剂 探 测 植 被 群 尾 流 区 长度
● ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９
ｍ ¨ ＂
对 于植 被尾 流 区 的 长度 测 量 ，传 统 的方 法 是 通 过 ０．０６～０．９６ ｃｍ 之 间变 化 ，单 株植 被直 径 ｄ＝０．４ ｃｍ。
流 速测 量 找 寻植 被 群 尾 端 （ ＝０）到植 被 群 后 侧 最 小 本 文研 究 仅 考 虑非 淹 没植 被 群 ，植 被 群直 径 Ｄ ＝１０～ 流速 出现 处 的长 度 … 。这 种 方 法 的特 点 是 精 度 较 ４０ ＣｌＦＩ，实验 参数详 见表 １。将 每 组植 被群 布置 在 ＰＶＣ