文章简介

• 论文名称：Plant morphology impacts bedload sediment transport

• 第一作者及单位：刘超（研究员|四川大学水利水电学院）

• 通讯作者及单位：Yuqi Shan（四川大学灾后重建与管理研究所）

• 文章发表期刊：《Geophysical Research Letters》（中科院1区Top期刊|最新影响因子：4.6）

• 期刊平均审稿速度：2个月（参考）

1.研究内容

        泥沙运动是影响河流、沼泽和河口三角洲地貌演变的关键。在这些水生环境中，滨水植被种类繁多、形态各异，对泥沙运动的影响差异显著。正确评估滨水植被覆盖区域的泥沙运动规律对河流、沼泽和河口三角洲的物理生境演化至关重要。然而，传统研究普遍认为滨水植被改变泥沙输运的关键因子是植被密度和植被分布，常常忽略植被形态对泥沙输运的影响。事实上，不同植被形态下的泥沙输移量可出现量级式差异，而这种差异背后的动力学机制尚不清楚，也无有效方法可定量表达植被形态对泥沙输运的复杂影响，这导致有植被河道水沙动力机制存在重大认知空白。

        针对上述科学难题，刘兴年、刘超研究员团队与美国麻省理工学院Nepf教授团队合作，使用具有真实形态的典型滨水植被（芦苇、菖蒲和香蒲）开展水槽试验，发现植被形状差异会显著改变河道近底水流结构与紊动能强度、进而影响泥沙输运速度。研究系统揭示了植被形态增强近底水流加剧泥沙输运的动力机制，提出了植被形态对水流流速和紊动能影响的定量表达方法，构建了融入植被形态影响的植被区泥沙输运量预测模型。新模型可准确表达不同植被的复杂形态及其对泥沙输运的影响，突破了传统泥沙输运计算方法无法辨识植被形态影响的认知与技术瓶颈，可广泛应用于天然场景，为河流、沼泽和河口三角洲的地貌演化评估与预测提供重要支撑。

图1|滨水植被区水沙运动机制概化图及芦苇、菖蒲和香蒲的水槽试验照片

图2|融入植被形态的泥沙输运计算模型检验与天然场景应用

        该研究获得了国家重点研发计划国际合作、国家自然科学基金面上项目的资助。

2.文章引用

文章信息：Liu, C., Shan, Y., He, L., Li, F., Liu, X., Nepf, H. (2024). Plant morphology impacts bedload sediment transport. Geophysical Research Letters, 51(12), e2024GL108800. 

https://doi.org/10.1029/2024GL108800

信息来源：四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室官网