探索河道内巨石周围的局部沉积物侵蚀与沉积模式：一项实验研究 - I

《Journal of Ecohydraulics》：Exploring local sediment erosion and deposition patterns around instream boulders: an experimental Investigation - I

　　生态水力修复中石块排列对局部侵蚀沉积影响研究采用不同浓度（0-8.3%）和底坡（0.5%-1.5%）的流场实验，结合SfM摄影测量技术分析，得出低浓度与合理间距可减少扰动，并建立下游侵蚀深度和最大侵蚀深度的经验公式。

　　

摘要

在河流和溪流栖息地恢复项目中，常采用将巨石按特定排列方式放置在岩石斜坡上的方法。然而，这些巨石的存在可能会导致局部侵蚀和沉积现象，这可能会支持或削弱它们预期的功能。本研究重点关注巨石周围的局部冲刷和沉积模式及深度，以确定能够对局部河床和泥沙输送速率产生最小干扰的排列方式和河床坡度。实验在生态水力学水槽中进行，采用了不同的巨石排列方式，并模拟了非稳定水流条件以及三种河床坡度。共完成了18种实验方案，以研究局部泥沙冲刷和沉积模式以及泥沙运动情况，其中包括7种不同的巨石排列方式，巨石浓度分别为λ=0（无巨石）、2.4%、3.4%、4.4%、5.4%、6.4%和8.3%，每种排列方式均在3种不同的河床坡度（0.5%、1.0%和1.5%）下进行测试。研究采用了成熟且广泛应用的“基于运动的结构”（Structure-from-Motion, SfM）摄影测量技术来捕捉和评估不同河床坡度和巨石配置下的局部河床水位变化。研究结果表明，较低的巨石浓度和适中的巨石间距可以减少局部冲刷深度并降低泥沙输送量。研究还提出了巨石下游顺流方向的冲刷深度和最大冲刷深度的经验关系式，这些关系式在安装岩石斜坡之前有助于做出明智的决策。