感潮河段箱式丁坝局部冲淤及生境特性研究

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随着河流生态问题愈加受到重视,丁坝在维护河道安全的同时也逐渐承担改善河道局部生境条件这一功能。本文通过设置箱式丁坝(箱式丁坝是视双丁坝及其包围的内部区域为整体的一个单元体)并以水文特征和丁坝布置型式作为研究变量,采用物理模型实验和数值模型实验,对感潮河段箱式丁坝局部冲淤特性和水力特征展开研究,并以目标河段的保护性鱼类刀鲚作为保护对象,采用栖息地法根据其适应的流速和水深对感潮河段内箱式丁坝局部的鱼类栖息地适应性分布特性进行计算模拟,以研究该段鱼类物理生境特性,得出如下几点主要结论:(1)不同水流条件下箱式丁坝局部冲刷量差别较大,丰水期冲刷量大约是枯水期的2倍,而淤积量在丰枯水期则基本相似;相同水流条件下,箱式勾头丁坝的冲刷量大于箱式实体丁坝大于箱式缺口丁坝。丰枯水期的最大冲刷深度基本在上游丁坝坝头处,而丰水期坝间淤积最大淤积高度大于枯水期淤积高度,且淤积范围较枯水期更加接近主流侧。(2)不同坝型在同一涨落潮水流条件下的地形差异较大。箱式实体丁坝冲刷量随坝间距的变化曲线呈现“W”波动,箱式缺口丁坝的冲刷呈现“凹”字形状,箱式勾头坝则与箱式缺口丁坝相反呈现“凸”字形;而这三种坝型在坝间距与坝长比为1.8时皆出现泥沙冲刷量变化曲线的拐点。箱式实体丁坝与箱式勾头丁坝主要在坝田内淤积,箱式缺口丁坝则在上下游与坝田大量沉积,箱式实体丁坝在落潮作用下最大淤积高度基本位于以近岸端为起点2/3坝长这一平行于河岸的轴线上,箱式缺口丁坝则较为零散,但基本位于坝田主流侧,而箱式勾头丁坝全部位于坝田箱体内。刀鲚分布规律和丁坝局部泥沙冲淤规律较为相似,箱式实体丁坝与勾头丁坝的鱼类适应性较优的部分主要在坝田内,而箱式缺口丁坝的鱼类分布较为零散。(3)随着水深的增大丁坝周围流场分布越是复杂。随着坝间距的增大,主流与缓流区之间的流速梯度逐渐降低,主流侧垂向流速梯度逐渐增大,底流速普遍大于表面流速。箱式丁坝局部横向流速和垂向流速梯度变化较大,有利丰富丁坝局部的生境。(4)涨落潮分别作用下适应度较好部分存在一定的重叠,其重叠面积随着坝间距的增大而增大。就刀鲚栖息地质量而言,箱式勾头丁坝优于其他两种丁坝,且随着坝间距的增大其栖息地质量和栖息地连通性而逐渐改善,连通度最大可达16.96%。
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