【科研速递】| 河海大学港航院博士生在国际权威期刊《JGR：Earth Surface》发表论文

栏目简介《科研速递》栏目主要向您报道河海最新科研进展，方便广大河海人能更加便捷地了解河海科研动态，科技创新，助推双一流建设。         

近日，港航院博士生赵堃在地貌学权威期刊《Journal of Geophysical Research: Earth Surface》（一区Top, 2019年影响因子4.25）上发表了题为Laboratory experiments of bank collapse: the role of bank height and near-bank water depth 的学术论文。

岸壁坍塌是河流、河口和海岸演变的重要驱动力，广泛影响生态和社会经济效应。岸壁坍塌对沟渠地貌演变、调节近岸物种多样性、危害沿岸水利设施安全、造成耕地、湿地损失有重要影响。近年来，岸壁坍塌逐渐成为研究热点，但很少有人试图捕捉崩塌过程中土壤参数（如土壤应力和孔隙水压力）的变化，并进一步将测量数据与观察到的崩塌模式联系起来。

岸壁坍塌引起的岸壁后退速率可达100米/年，坍塌泥沙作为重要的泥沙来源，会显著改变下游河道地貌，引起河/航道淤积，例如，长江深水航道的淤积、黄河“地上悬河”的景观等。岸壁侵蚀对河流、河口和沿海环境的地貌动力学具有重要意义，在物理、生态和社会经济过程中具有广泛影响。岸壁坍塌会受到诸多因素影响，河流侵蚀和潮汐变化等都会导致岸壁发生坍塌，国内外学者对此已经进行了多项实验模拟等，但岸壁坍塌的成因复杂，现有研究也有考虑不足的地方，如没有考虑横向流速和水深的影响等，现有实验的规模也缺乏对岸壁坍塌的详细观察和定量分析。

该研究围绕岸壁坍塌机理，通过物理模型手段探究了岸壁高度和近岸水深对坍塌模式、坍塌贡献和边壁后退速率的影响。复演了侧向水流冲刷作用下的大尺度岸壁坍塌过程；捕捉了岸壁坍塌过程中土体参数的变化，揭示了岸壁绕轴和剪切破坏的不同力学机理；建立了岸壁高度、水深和岸壁后退速率的相关关系，量化了岸壁高度和水深的比值对坍塌贡献、以及沟渠演变的作用。

赵堃所在的潮滩动力地貌研究团队设计了一个实验来重现岸壁侵蚀的流动诱导和随之引起的岸壁坍塌。实验过程困难重重，赵堃向我们介绍到：“第一个难点在于岸壁的重塑，既要保证土体的密度、含水率等参数与现场相一致，又要保证重塑的岸壁不会立马发生滑坡破坏；第二个难点在于坍塌过程中土体参数变化的捕捉。我们咨询并对比了很多仪器公司的产品，最后找到了几款测量精度高、尺寸小的探头，并讨论了探头对岸壁稳定性的影响；第三个难点在于岸壁侵蚀和岸壁坍塌的分离。岸壁坍塌作为岸壁侵蚀的子过程，具有破坏规模大、间断性等特征。将岸壁坍塌与侵蚀分离，突出坍塌对拓宽的贡献，可以体现出岸壁坍塌的重要性。我们自主设计了两套实验装置，分别用于岸壁侵蚀和岸壁坍塌的观测。”

实验结果表明，绕轴崩塌和剪切破坏可以通过岸壁高度和近岸水深的比值进行预测。随着该比值的增大，岸壁后退速率和坍塌贡献也随之增大。研究发现岸壁后退速率不仅与流速有关，而且与近岸水深有关。岸壁高度和岸壁水深的比率长期以来一直被忽视，但该研究表明，这一比率对岸壁侵蚀、崩塌、后退的地貌动力学和其全过程的演化起到重要作用。岸壁侵蚀与坍塌显著影响河流和潮沟的演变，因此，有效的治理和开发航运通道离不开对岸壁侵蚀过程的认识。该研究揭示的岸壁坍塌机理可以作为航道两岸稳定性的研究依据，更好的开展护岸、护坡工程。此外，研究量化了沟渠拓宽速率与岸壁高度和水深的关系，这为上游流量的调节，和下游水位的控制提供了依据。本研究也丰富了海岸动力学与泥沙运动力学，对海岸带资源与环境等学科交叉发展具有重要的意义。

赵堃是我校潮滩动力地貌研究团队的一员，近些年，团队聚焦潮滩系统生物-动力-地貌演变过程，对潮滩的剖面演变、潮网的形成与发展、生物膜的响应机制、以及岸壁坍塌的机理与作用等方面做了大量工作。这是继该团队在知名刊物《Geomorphology》和《Water Resource Research》发表岸壁坍塌相关研究后的又一突破。论文第一作者为我院赵堃博士生，合作作者包括龚政教授、张凯丽博士生，王客予硕士生，周曾教授，以及新西兰奥克兰大学靳闯博士，Giovanni Coco副教授和华东师范大学徐凡博士。“多读文献、多参加国际学术活动、做事情要持之以恒”这是赵堃在科研过程中最重要的三点感悟。谈及未来，赵堃说道会选择去高校或研究所做博后工作，研究岸壁坍塌作用下的河道蜿蜒机制，加深自己对河流和潮网整体地貌演变的认识，为学科的发展做出自己的贡献。

《科研速递》投稿邮箱：

[e-mail]。

诚挚地欢迎各位师生向我们投稿。

文字：柏蓉

编辑：小海螺记者团  张茜

推荐阅读

为优秀的水之子点亮在看！