An Experimental and Numerical Approach to Modeling Large Wood Displacement in Rivers
An Experimental and Numerical Approach to Modeling Large Wood Displacement in Rivers
复制标题
河流中大型木材位移建模的实验和数值方法
DOI：
10.1029/2021wr029860
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发表时间：
2021
影响因子：
5.4
通讯作者：
Panici D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Panici D
大型木材（LW）用于河流恢复，水生栖息地保护和洪水控制;然而，它可能对人类生活和建筑环境构成威胁。LW堵塞的形成、河流管理策略和缓解措施的设计都关键地取决于大型木材如何沿沿着运输。本文在实验室尺度上，对长段（16 m）直槽中天然枝的运动进行了实验分析，研究了LW在不同位置和不同水流条件下的释放情况。结果表明，瞬时大木材，在被释放后不久，在水面上的瞬态运动，往往遵循优先模式沿着通道。弗劳德数和大量木材输入的位置可以提供下游河段LW位置的估计。观察到几种运动机制，其中一些是非常常见的，包括经常倾向于采取相对于平行于流动的方向倾斜的位置。实验还表明，负责引导LW在优先方向的次级细胞的理论是不完整的。在这项工作中，建立并提出了一个新的模型，该模型基于水动力作用引起的加速度，显示出有希望的结果，并为开发一个全面的模型铺平了道路，该模型用于在全尺寸应用中在河流表面运输大型木材。
Large wood (LW) is used for river restoration, aquatic habitat conservation, and flood control; however, it can pose a threat to human life and the built environment. The formation of LW jams, river management strategies, and design of mitigation measures crucially all depend on how the large wood is transported along a river. This paper experimentally analyses at laboratory scale the motion of natural sticks in a long stretch of a straight channel (16 m), when LW is released at different locations and with different flow conditions. Results show that instream large wood, following a transient motion shortly after being released at the water surface, tends to follow preferential patterns along the channel. Froude number and location of large wood input may provide an estimation of the LW location in downstream reaches. Several mechanisms of motion were observed, some of which were very common, including a frequent tendency to assume a tilted position with respect to the direction parallel to the flow. The experiments also suggest that theories on secondary cells responsible for channeling LW in preferential directions are incomplete. A new model, based on acceleration induced by hydrodynamic actions, has been established and proposed in this work, showing promising results and paving the way for the development of a comprehensive model for transport of large wood at the river surface in full‐scale applications.
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