河道形态改造对城市河流生态水力性能影响的数值模拟研究

作者：唐杰; 陈垚; 程麒铭; 刘非; 邓淋月; 袁绍春

来源：水资源保护, 2022, 1-11.

• 河道修复
• 水力模型
• 河床干扰度
• 水力形态多样性指数
• 浅滩缓流生境面积

城市化进程加剧河道形态退化过程，造成河流生态系统的破坏，而基于近自然河道形态改造已成为城市河流治理的主要手段。为探究城市河道形态修复的有效性，根据河道自然修复理念采用正弦函数对典型城市渠化河道的河宽、水深和蜿蜒度等地形几何变量进行振荡波动，并借助数字河道合成技术生成6种河道数字地形模型（digital terrain models，DTMs），在此基础上采用二维水动力模型考察不同河道形态改造对河床干扰度（τ*）、水力形态多样性指数（hydro-morphological index of diversity，HMID）和浅滩缓流生境面积（shallow slow-water habitat area，SSWHA）等生态水力指标的影响。结果表明，城市渠化河道生态水力性能随地形几何变量的振荡变化而不断改善，且河道空间形态越复杂，河道生态水力性能越好。其中在高流量（6～12 m~(3)/s）下，“深潭-浅滩”形态构造下河床干扰度平均减少88.2%，HMID平均提高37.4%，而SSWHA增加24.9倍，表明河流生态水力条件得到显著改善。研究证实，城市河道近自然形态重构能大幅降低河道对于流量变化的敏感性，并显著提高河道生态结构稳定性，有助于河流生态系统的恢复。

• 单位
  重庆交通大学