弯曲河流多尺度湍流结构掀沙过程及其对河弯演化影响的研究

河流河床形态、河岸形态的多样性，归根到底是由于河流水流湍流动力结构多样性所决定的，而湍流动力结构的多样性又主要表现在其蕴含着尺度和强度不同的各种不稳定涡，不同尺度与强度的不稳定涡与床面及河岸作用，导致了丰富多样的河流形态。本项目就是通过探讨弯曲型河流边界层湍流多尺度涡动力结构的生成、发展、破碎的演化过程，并运用湍流多尺度涡动力结构的基本理论，研究弯曲型河流多尺度湍流结构掀沙过程，进而研究不同尺度与强度的不稳定涡与床面相互作用所产生的不同床面形态，探讨弯曲河道底边界层和岸边界层不稳定涡演化，以及其对床面及河岸泥沙的掀动过程，研究弯曲型河流河床形态多样性、床面泥沙分选、滩槽生成与泥沙交换、弯曲型河流河弯演化的力学机理，建立相应不平衡输沙和弯曲型河流河弯演化的理论模式。

本课题的研究目标是运用湍流多尺度涡动力结构的基本理论，探讨河流边界层湍流多尺度涡动力结构的生成、发展、破碎的演化过程，并研究弯曲型河流多尺度湍流结构掀沙过程。.课题研究了分析不同尺度与强度的不稳定涡与床面相互作用所产生的不同床面形态，探讨了弯曲型河流河床形态多样性、床面泥沙分选、滩槽生成与泥沙交换、弯曲型河流河弯演化的力学机理，建立了相应不平衡输沙和弯曲型河流河弯演化的理论模式。.研究成果主要分五方面进展：弯曲河道岸（底）边界内湍流多尺度拟序涡动力场的理论；湍流边界层拟序涡掀沙机理及其对床面泥沙的分选机理的理论；高挟沙水流流动特性的变化理论；弯曲型河流湍流结构对河床与河岸影响及河流水流结构与河弯的适应与选择过程理论；顺直和弯曲明渠底（岸）边界层湍流多尺度拟序涡与河流演变过程的数值模拟和实验。.理论研究成果发表于国外行业顶级水利学科刊物《Journal of Hydraulics Research》上；国内顶级理论刊物：《中国科学》（数理力学辑） 、《中国科学》（技术科学辑）；其他研究成果发表于《水利学报》、《泥沙研究》等国内行业重要刊物。