泥沙运动是影响河流、沼泽和河口三角洲地貌演变的关键。在这些水生环境中，滨水植被种类繁多、形态各异，对泥沙运动的影响差异显著。正确评估滨水植被覆盖区域的泥沙运动规律对河流、沼泽和河口三角洲的物理生境演化至关重要。然而，传统研究普遍认为滨水植被改变泥沙输运的关键因子是植被密度和植被分布，常常忽略植被形态对泥沙输运的影响。事实上，不同植被形态下的泥沙输移量可出现量级式差异，而这种差异背后的动力学机制尚不清楚，也无有效方法可定量表达植被形态对泥沙输运的复杂影响，这导致有植被河道水沙动力机制存在重大认知空白。
针对上述科学难题，我室刘兴年、刘超研究员团队与美国麻省理工学院Nepf教授团队合作，使用具有真实形态的典型滨水植被（芦苇、菖蒲和香蒲）开展水槽试验，发现植被形状差异会显著改变河道近底水流结构与紊动能强度、进而影响泥沙输运速度。研究系统揭示了植被形态增强近底水流加剧泥沙输运的动力机制，提出了植被形态对水流流速和紊动能影响的定量表达方法，构建了融入植被形态影响的植被区泥沙输运量预测模型。新模型可准确表达不同植被的复杂形态及其对泥沙输运的影响，突破了传统泥沙输运计算方法无法辨识植被形态影响的认知与技术瓶颈，可广泛应用于天然场景，为河流、沼泽和河口三角洲的地貌演化评估与预测提供重要支撑。
上述研究成果以“Plant Morphology Impacts Bedload Sediment Transport”为题，近日发表在地球物理学领域的国际顶级期刊《Geophysical Research Letters》，我室刘超研究员为该文第一作者，四川大学为该文的第一作者单位和通讯作者单位。该研究获得了国家重点研发计划国际合作、国家自然科学基金面上项目的资助。
论文信息：Liu, C., Shan, Y., He, L., Li, F., Liu, X., Nepf, H. (2024). Plant morphology impacts bedload sediment transport. Geophysical Research Letters, 51(12), e2024GL108800. https://doi.org/10.1029/2024GL108800
作者信息：刘超，四川大学研究员，博士生导师，国家优秀青年科学基金获得者。主持国家重点研发计划国际合作项目等国家级、省部级科研项目20余项。担任Journal of Hydrodynamics、Frontiers in Earth Science等5家SCI期刊客座主编、评审主编和编委。以第一或通讯作者发表SCI论文40余篇（其中一区、Top期刊论文30余篇）。主要从事山区河流水沙动力学的基础科学研究工作。
