浅埂-深潭区的流场结构对树叶运动特性的影响研究

研究浅埂-深潭中复杂的流场结构及其对树叶运动特性的影响对生态航道建设具有重要意义。为研究不同形式的浅埂-深潭区段的流场结构及树叶的运动特性,结合长江上游朝天门至涪陵河段浅埂-深潭生境营造方案,通过调整浅埂长度(L)改变河宽缩窄率(N)、浅埂间距(S)以及浅埂淹没程度(Z)设计水槽试验,对比分析其流速场结构以及树叶的轨迹特征。研究结果表明:①回流区特征和流速梯度是影响树叶运动的关键因子,树叶大多在流速梯度较大的区域上运动。②当浅埂处于未淹没状态时,上游深潭的回流区范围以及平均流速比下游深潭大,回流区长宽比为3∶1最有利于树叶进入深潭。③随着河宽缩窄率的增大,浅埂头部附近流域的流速梯度增大,树叶进入深潭的概率逐渐增大。④当浅埂被淹没后,深潭区难以形成回流区以及浅埂顶部发生的跌水过程均不易使未浸泡的树叶保留在深潭内。⑤以树叶进入深潭的概率作为浅埂-深潭生境评价的重要指标,提出N=0.33,S=3 L作为浅埂-深潭生境的最优方案,可适当增大浅埂的高度(D),有利于树叶等有机漂浮物的富集。研究成果可为后续研究浅埂-深潭型鱼类生境营造方案提供科学参考。