由于人们对生态环境的关注度和保护意识逐年上升,近些年关于射流或植被水流的研究有很多,但同时考虑射流和植被两者因素之间相互作用的研究较为缺乏。本文在动水环境中逆向浮力射流和横向浮力射流研究基础上,考虑植被和渠道类型等因素的影响,采用试验和大涡模拟方法研究射流与接收环境之间的相互作用关系,揭示射流近区流场特性,为人类生产生活污水、废水排放提供合理指导,为相关工程建设的规划设计提供参考依据。对于逆向浮力射流,定量研究了各种不确定度估计方法在逆向浮力射流模拟中的可靠性和适用性。对四套不同精度网格下逆向浮力射流数值模拟结果进行一系列验证与确认研究,结果表明在七种不确定度估计方法中,FS（Factor of safety method）和FS1（Factor of safety method modified version）方法对于逆向浮力射流具有较好的可靠性和适用性。未达到确认水平的区域与射流和环境流体之间形成的剪切层有关。网格精度的提高有助于逆向浮力射流浓度等值线、相干结构和中心线浓度等模拟结果与试验数据吻合度的提升。尤其是模拟所得的相干结构仅在网格精度足够高的情况下才较为真实地反映射流与环境流体之间强烈的剪切作用。对于横向浮力射流,采用不确定度估计方法FS和FS1对数值模拟结果进行网格收敛性分析。模拟预测的水槽对称面温度分布和速度轨迹线与试验数据吻合较好。随着速度比增大,射流轨迹线明显抬升。对比温度轨迹线和速度轨迹线,发现速度轨迹线略高于温度轨迹线。在射流发展过程中,温度场出现了两个高温区域,即射流分叉现象,高温区域的分叉角大致在8°-10°范围。对明渠水面速度分布、发展及演变进行了时空记录。对射流沿程典型断面的涡量分布情况进行了研究,发现在选取的断面均存在正涡量和负涡量,正负涡量的形状类似于肾形,此涡对称作反向旋转涡对。对于植被化明渠横向射流,通过网格收敛性分析为数值计算网格密度的确定提供参考依据。对渠道对称面和横断面的速度分布特性进行了分析,结果表明与无植被工况相比,植被的存在降低了明渠内过流流速,抬升了横向射流侵入高度。基于时均流场数据,研究了射流的相干结构,成功地复现了反向旋转涡对、剪切层涡、迎风涡对以及尾涡等。值得注意的是反向旋转涡对迎风面在植被的作用下呈现出星形凹陷痕迹,这与植被产生的尾涡与反向旋转涡对相互作用有关。同时基于瞬态流场数据,对射流相干结构的发展演变过程进行了研究,尤其是尾涡和剪切层涡。值得注意的是在瞬态流场中,反向旋转涡对并不是一个明显的涡结构,而是表现为由射流沿程产生的条状涡结构沿反向旋转方向旋转并向下游运动发展。通过象限分析阐述了动量输运机理,结果表明在植被冠层以猝发运动为主,在植被底端则以扫略运动为主。采用频谱分析对大涡的脱落频率进行了识别,涡结构的特征长度近似于植被之间的间距,这表明相干结构主要受到植被的影响。对于复式断面明渠污染物扩散,采用FS和FS1方法对数值计算结果进行了网格收敛性分析。模拟预测的断面速度以及二次流分布与试验数据吻合较好。复式断面明渠水流的床面切应力在主河道部分呈现出抛物线形分布,但从主河道过渡到滩地,床面切应力先减小,而后急剧增大,然后再逐渐减小,该分布主要与从主河道至滩地的动量输运以及二次流有关。结合浓度分布和雷诺通量数据着重分析了二次流对污染物扩散规律的影响。二次流对污染物浓度的影响表现为浓度峰值位置明显受到二次流影响而偏离,同时由于二次流的方向与紊流扩散方向相反导致浓度峰值一侧分布较陡。由于二次流的影响,Fickian定律在复式断面明渠水流中并不适应于整个区域,尤其在强二次流区域不成立。对于滩地植被化明渠横向射流,结合试验数据考察了计算模型的准确性。滩地植被化明渠横向射流典型断面的速度、紊动能以及二次流分布均较为准确地被复现。通过对床面切应力的分析,研究了滩地植被化明渠横向射流的动量输运规律。随着速度比的减小,床面切应力也相应减小。床面切应力最大值位置随着射流核心区位置的变化而变化。植被化滩地上的床面切应力呈现出波浪形状分布,表明植被增加了阻力,降低了床面切应力。采用象限分析对比同一断面下各监测点的雷诺应力贡献值,结果表明在大部分监测点,猝发和扫略运动占主导地位,说明了植被对动量输移有阻滞作用,同时二次流加强了水体掺混,使浓度分布更加均匀。结合浓度和雷诺通量结果分析表明,Fickian定律在本研究工况中并不适用于整个流场区域。基于瞬态流场,成功地复现了滩地植被化明渠横向射流的典型相干结构以及相干结构的时空演化过程,尤其是在主河道和滩地交界处。