我院水力学及河流研究所水动力系统调控与河湖治理科研团队在水利领域顶刊Water Resources Research（WRR）上发表系列论文，2024年度共发表4篇。WRR是美国地球物理学会（AGU）的旗舰期刊，创刊于1965年，旨在发表水科学领域原创性研究，在国内外水利工程学界享有斐然的学术声誉与口碑，为中科院1区顶刊。该系列研究主要由该团队徐磊、裘佳健、闫光辉、郑宇宸等研究生完成，指导老师为唐洪武院士和袁赛瑜教授，以及国际知名学府、研究机构包括荷兰瓦赫宁根大学、新西兰奥克兰大学、英国剑桥大学、阿伯丁大学、美国爱荷华大学、德国莱布尼茨淡水生态学和内陆渔业研究所等长期合作的成果。这些研究主要聚焦长江-鄱阳湖系统，探讨该系统复杂的水动力交互、物质掺混和水生态响应过程。该系统包括我国最大的河流和最大的淡水湖，2020年长江流域大洪水和2022年鄱阳湖极端干旱使得江湖系统备受关注。

江湖系统的水动力交互与物质掺混：江湖系统防洪除涝和水生态保护的重要前提是充分认知江湖水动力交互与物质掺混过程，开展了长达6年的水动力、泥沙、地形和水质的系统观测，观测难度主要在河道尺度大（河宽达3km）、非恒定性强，为此，创新了大尺度河流非恒定水沙观测方法，揭示了江湖交互水位动态调整的机制，阐明了动量通量比、密度效应、复杂河床边界对物质输移的动力驱动机制。研究成果在WRR上发表论文3篇，获2024年江苏省自然科学百篇优秀学术成果论文。

江湖系统的鱼类分布与动力响应：2022年鄱阳湖极端干旱使得江湖系统水文连通性急剧下降，严重影响了当地的水生态系统。为此，开展了长周期、大尺度的江湖系统鱼类野外观测试验，揭示了鱼类密度、物种多样性、种群连通性等群落特征的变化规律及响应机制，创新提出了考虑栖息地连通和鱼类扩散的生态流量确定方法，为江湖系统生态调度与鱼类资源保护提供重要的科学参考。研究成果在WRR上发表论文1篇，研究生裘佳健获第3届水灾害防治与水环境调控国际会议（WDWE）最佳论文奖等。

江湖系统的水流结构与湍流特性：江湖系统中复杂的水流结构尤其是湍流特性比如涡旋的发展与演化过程，需要非常精细的流体实验进行捕捉。为此，建立了明渠交互水动力循环实验系统，开展精细流体实验精确捕捉涡旋的演化过程，揭示了剪切层、二次流、停滞区和分离区等湍流结构对滩地形态的响应机制，以及表面涡旋对漂浮体的捕获机理，建立了涡旋演化分离涡模型和漂浮物捕获概率模型，为深入理解江湖系统动力交互机制及物质掺混输移提供了重要参考。研究成果在WRR上发表论文2篇，研究生闫光辉获第三届国际水利与环境工程学会青年分会博士研究生论坛（IAHR-YPN）一等奖。

相关论文信息：

1. Xu, L., Yuan, S., Vermeulen, B., Qiu, J., Jongbloed, H., Tang, H., & AJF. Hoitink. (2024). Unsteady secondary flow structure at a large river confluence. Water Resources Research, 60, e2024WR037220 https://doi.org/10.1029/2024WR0377220

2. Qiu, J., Yuan, S., Tang, H., Zhang, Q., Wolter, C., & Nikora, V. (2024). Ecological connectivity of river-lake ecosystem: Evidence from fish population dynamics in a connecting channel. Water Resources Research, 60, e2024WR037495. https://doi.org/10.1029/2024WR037495

3. Yan, G., Yuan, S., Tang, H., Xu, D., Liu, M., Whittaker, C., & Gualtieri, C. (2024). Hydrodynamic response of channel flow confluence to the tributary floodplain topography. Water Resources Research, 60, e2023WR036244. https://doi.org/10.1029/2023WR036244

4. Yuan, S., Zheng, Y., Tang, H., Chen, Y., Xu, L., Whittaker, C., & Gualtieri, C. (2024). Large wood transport and accumulation near the separation zone of a channel confluence. Water Resources Research, 60, e2023WR034790. https://doi.org/10.1029/2023WR034790

5. Xu, L., Yuan, S., Tang, H., Qiu, J., Xiao, Y., Whittaker, C., & Gualtieri, C. (2022). Mixing dynamics at the large confluence between the Yangtze River and Poyang Lake. Water Resources Research, 58, e2022WR032195. https://doi.org/10.1029/2022WR032195

6. Yuan, S., Tang, H., Li, K., Xu, L., Xiao, Y., Gualtieri, C., Rennie, C., & Melville, B. (2021). Hydrodynamics, sediment transport and morphological features at the confluence between the Yangtze River and the Poyang Lake. Water Resources Research, 57, e2020WR028284. https://doi.org/10.1029/2020WR028284

图1 长江-鄱阳湖系统野外观测照片

图2 长江-鄱阳湖系统水动力交互与物质掺混

图3 长江-鄱阳湖系统鱼类分布与物种识别

图4 长江-鄱阳湖系统鱼类分布对江湖水文节律的响应

图5 长江-鄱阳湖系统涡流演化与水流结构