变供沙条件下砾石床河流推移质输运临界剪应力的时空动态实验研究

研究针对砾石床河流在非平衡供沙条件下的推移质输运，开展八组实验，采用四种供沙制度和两种供沙质地，考察供沙速率、供沙量与质地等供沙历史如何影响无量纲临界剪应力τc*。实验以高时间分辨率测量推移质输运率、床面高程和泥沙储量，并用三种经典推移质输运模型及一个坡度相关方程估算τc*。 结果显示τc*并非恒定值，而随泥沙输入和床面调整动态变化：供沙速率与供沙量越高，τc*越大；不同变供沙制度产生不同的τc*轨迹，与供沙前调整、变供沙输入和供沙后重组的具体实验序列有关。空间上出现纵向差异，上游局部淤积与床面坡度变陡使τc*比下游高约43%。粒度选择性输运也影响系统行为，粗砾（D50–D84）优先滞留，中间粒级（D16–D50）被高效输运，在输运与储量之间形成逆时针滞回环。 作者据此认为τc*应作为受床面坡度、供沙历史和床面调整控制的动态参数处理，为变供沙条件下的泥沙输运模拟与河流管理提供参考。上述结论来自室内实验，向天然河流推广仍需现场观测检验。