申请人自2007年（本科二年级）起从事有植被漫滩河道水沙动力学方面的研究，依托于2009年申请人主持的大学生创新实验计划国家级项目，在曹叔尤教授的指导下开展有植被的漫滩河道水流特性研究，截至目前已积累了较为丰富的科研经历。
在申请人攻读博士学位期间（2012-2015年），在四川大学刘兴年教授和杨克君教授指导下，从事有植被漫滩河道滩槽响应演变及模拟研究，作为主研人员参与4项国家级纵向课题，完成了题为“植被对顺直和弯曲漫滩河道中复杂水沙行为的影响研究”的博士学位论文。攻读博士学位的经历激发了申请人对有植被河道水沙运动研究的高度兴趣。
2014-2015年，申请人在麻省理工学院 (MIT) Heidi Nepf教授的指导下学习一年。在MIT，申请人详细开展了水流、泥沙、植被与河床的交互响应演变机制研究，提出了植被区水流从层流到紊流的转换条件，建立了有植被河道悬沙沉积的判断方法。在这段科研经历中，申请人进一步认识了植被在水沙运动中的重要角色，熟悉了当前水力学及河流动力学在植被水沙方面的前沿及热点科学问题。
2016年至今，申请人任四川大学副研究员，申请人重点开展植被水沙协同机理方面研究，以生态河流建设与修复为目标，揭示了植被对水沙运动和滩槽演变的影响机制。申请人在研究手段、研究方法和应用上取得了重大突破，成果获得了国内外相关研究领域的认可（见7.2小节）。
2017-2019年，申请人在麻省理工学院（MIT）土木与环境工程学院担任访问学者，与Heidi Nepf教授合作完成了多个与有植被河道相关的课题，具体为：漫滩河道岸滩侵蚀机理及植被固滩护岸功能研究；有随机分布植被河道中推移质输沙率预测方法研究；植被根系吸附有机营养物及植被分布对吸附量的影响研究；拓宽了申请人对河道中植被功能的认识。
科研贡献
申请人研究领域为水力学及河流动力学，主要开展有植被河道水沙运动及滩槽演变研究，申请人的研究贡献主要体现在以下三个方面：
贡献一：揭示了植被对水沙运动及河床演变影响机制
植被、水流、泥沙和河床演变之间的交互响应关系一直是河湖生态研究中的重点和难点问题。申请人针对该问题开展了系列研究，首先，确定了植被引发水流紊动的临界条件（植被雷诺数<120（不引发紊动）或>120（引发紊动）），阐明了不同水流状态对应的悬浮物质沉积模式，提出了植被区细小悬沙的沉积临界条件。其次，揭示了植被群落复杂三维尾流漩涡结构及组成，辨识了植被群落尾端泥沙沉积区和两侧河床冲刷区的主控要素，建立了植被尾端泥沙沉积区长度的预测模型。然后，用染色沙指示植被内部泥沙向下游的运动轨迹，揭示了群落内部的泥沙是尾流区沉积推移质泥沙的重要来源。考虑植被淹没度、密度的变化，建立了植被群落两侧最大冲刷深度的计算模型，发现最大冲刷深度总是出现在非淹没高密度植被群落中心区域。最后，揭示了有植被河道中控制推移质输运的关键参量，建立了有随机分布植被河道的推移质输沙率预测方法，该研究表明植被分布均匀河道的推移质输沙率达到最大，随着植被生长越聚集，推移质输沙率越小，无植被河道的推移质输沙率总是最小，上述结论可广泛适用于天然河道。
系列研究成果在Water Resources Research、Journal of Hydrology等期刊发表学术论文9篇（SCI论文7篇），申请发明专利4项（已授权2项）。代表性成果为：植被区水流状态转换临界条件和细小悬沙沉积条件发表在Water Resources Research (2016, 52(1): 600-612)并入选杂志当期封面论文（引用48次）。
部分同行引用及评价如下：（1）国际泥沙研究杂志主编、长江学者、杰青基金获得者、清华大学方红卫教授在其综述论文中（水利学报，2019，50，75-96）评价申请人研究：“Liu等将有利于泥沙沉积的区域长度与测量的植被直径和宽度的关系建立联系，使得泥沙淤积的范围得以预测”；（2）英国拉夫堡大学Marjoribanks教授团队（Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 2019, 124(8), 2176-2196）通过数值模拟研究发现：“沿海岸滩植被尾端的泥沙淤积区域和Liu et al. (2018)的研究结果完全一致，植被群落尾端泥沙沉积区域是由植被高度或宽度中较小的一个长度比尺量决定”；（3）普林斯顿大学Judy Yang博士（Geophysical Research Letters, 2016, 43(21), 261）、西班牙Maria教授（Journal of Geophysical Research: Oceans, 2017, 122(11), 9144-9159）等均运用申请人提出的临界植被雷诺数判断植被区内是否出现紊流状态并进一步开展推移质泥沙运动的研究；（4）波兰教授团队在其论文（Hydrological Processes, 2019 33(9), 1324-1337）中大面积引用申请人成果与其结果对比发现他们的试验成果与申请人的结果一致；（5）Environmental Fluid Mechanics副主编Michele Mossa教授引用申请人论文说明植被水流交互产生的水流紊动会影响植被局部区域的泥沙沉积（Advances in Water Resources, 2018, 120：98-113）。
贡献二：发展了有植被河道滩槽自适应演变理论及预测模型
漫滩河道中，滩地与主槽的水流流速差异是引发滩槽间复杂演变的主要原因。对于有植被生长的河流，滩槽演变不仅与滩槽流速差有关，还与植被柔韧性、淹没度和密度等有关。对于更复杂的弯曲河流，二次环流使滩槽水流交互更加复杂，造成水动力学模型出现计算偏差。基于上述问题，首先，申请人阐明了滩地有植被漫滩河道沿程滩槽水流交换过程，在弯曲河道中，研究发现弯曲河道滩槽水流交换由二次环流主导；弯曲主槽二次流由离心力加强的原始二次流和受滩地植被影响的滩地水流分量共同组成，两分量的比重由滩地水流与弯曲主槽间的夹角和滩地植被密度共同决定。然后，对于滩地有植被的漫滩河道，考虑二次流及滩槽水流交换的影响，引入植被拖曳力，建立了顺直和弯曲漫滩河道关键水动力学参数（流速和床面切应力）计算模型。最后，由于弯曲漫滩河道滩槽水流交换的主变量为二次环流，申请人构建了结构简单、计算结果准确的水流流量关系预报模型。该系列模型可以预测无植被河流，也可预测有均匀植被河流，和有复杂植被群落（不同淹没度、不同分布）河流。模型应用于预测英国几条关键山区河流的水位流量关系（例如，英国黑河和塞文河），洪水预报误差不超过4.5%。
系列研究成果在Journal of Hydrology、Advances in Water Resources等期刊发表学术论文10篇（SCI论文8篇），申请发明专利3项。代表性成果为：弯曲漫滩河道洪水预报研究成果荣获英国土木工程师学会Institution of Civil Engineers 2017年“Robert Alfred Carr Prize”(该奖每年在全球范围内仅授予一项成果，申请人排名第一) 。2017年，受英国伯明翰大学时任工学院院长Mark Sterling教授邀请赴伯明翰大学作特邀学术报告。
部分同行引用及评价如下：（1）英国伯明翰大学终身荣誉教授、著名漫滩河道专家，欧洲防洪标准主持制定者DW Knight教授在其2018年出版的专著（Practical Channel Hydraulics）中介绍了两个可以准确预测弯曲漫滩河道水位流量及流速分布的计算模型，其中一个模型为申请人建立的模型。（2）国家优秀青年基金获得者武汉大学曾玉红教授在其论文（Environmental Fluid Mechanics, 2016，16(6), 1267-1282）中评价“Liu等的模型能够成功预测有淹没与非淹没植被漫滩河道流速及切应力分布”。（3）伊朗Chamani教授团队在其论文（Journal of Hydraulic Engineering, 2018, 144(9), 04018059）中大篇幅引用申请人（2014和2015）的研究成果，基于申请人提出的弯曲漫滩河道沿程二次环流发展与演变过程，进一步开展了弯曲漫滩河道中二次流参数的预测方法研究；（4）美国Kim教授在其综述论文（Desalination and Water Treatment, 2018, 15）中评价：“Liu等（2013，AWR）提出的计算模型能很好地预测滩地有非淹没或淹没植被的漫滩河道中水深平均流速及床面切应力分布。Liu等发现二次流系数的符号由涡团旋转方向决定且系数大小与水深有关。因此，忽略二次流的影响可能造成显著地计算误差。”（5）法国马赛大学Liu Zhenzhen博士在其博士学位论文《Hydro-mechanical analysis of breach processes due to levee failure》第五章5.3.4节中引用了Liu等（2014 AWR）论文中弯曲漫滩河道的水流方向流速参数取值方法，并基于Liu等建议的参数取值范围对床面切应力分布开展了进一步研究（见其论文5.3.4节图5-图19）。（6）国家级突出贡献中青年专家武汉大学槐文信教授在其论文（Applied Mathematics and Mechanics, 2016，37(10), 1315-1324）评价Liu的模型可准确预测漫滩河道水流特性，有助于预测河床演变。
贡献三：阐明了植被稳固河流岸滩的水动力学机制
植被是影响河道岸滩水沙输运及河床演变的关键要素，因此，申请人对植被固滩护岸水动力学机制展开详细研究。首先，滩地植被分布方式改变植被拖曳力及植被区流场。研究发现当植被密度满足无量纲密度ah>0.1（a为单位体积水体中植被所占阻水面积（cm-1）；h为植被高度（cm））且栽种均匀时，植被所处位置流速及所受拖曳力最大可降低30%，减小植被受损几率，利于维护岸滩稳定。相反，对于随机分布的植被，当ah>0.1时，植被区域会产生不规则流场，增大局部植被所处位置流速及拖曳力可达20%，增大植被受损几率，不利于维护岸滩稳定。其次，揭示了柔性植被较刚性植被能更好地保护河床免受冲刷的动力学机制。柔性植被枝叶随水流的同步摆动能有效降低植被区床面附近的流速和紊动强度，水流动能被转化为了柔性枝叶的动能，减小柔性叶片覆盖区域水流动能，促进悬浮物质在枝叶覆盖的河床表面淤积，沉积有机营养物促进植被进一步生长，维持河床稳定。最后，岸滩植被可改变漫滩河道主河道水流流向，利于岸滩稳定。对于弯曲漫滩河道，弯曲主河道水流离开弯顶断面之后冲击弯段下游凹岸，可能引发岸滩冲刷、甚至崩岸。基于二次环流生成机理及作用区域，阐明了滩地植被改变漫滩河道弯曲主河道水流流向的机制，构建了适用于中等弯曲度（弯曲度？1.3）河道的沿程水流流向预测模型。
系列研究成果在Journal of Hydrology、Advances in Water Resources等期刊发表学术论文5篇（SCI论文3篇），申请发明专利3项。代表性成果为：（1）柔性植被减紊护床的研究以特约稿形式发表在Advances in Water Resources创刊40周年纪念期（AWR, 2018, 118, 28-38）和（2）有随机分布植被的河道中，数值模拟计算的关键植被参数取值方法研究成果（Journal of Hydrology，2019，568，735-746）荣获2019年中国水利学会水利青年科技论文（英文）竞赛二等奖。
部分同行引用及评价如下：（1）英国拉夫堡大学漫滩河道专家Koji Shiono教授（SKM计算方法提出者）在其论文（Advances in Water Resources, 2018，116, 95-116）中评价申请人提出的河床切应力模型对决定河床淤积有很重要的作用。（2）英国拉夫堡大学Marjoribanks博士引用申请人成果支撑其论文（Journal of Geophysical Research: Earth Surface，2019，124，2176-2196）中的论点：“对于淹没柔性植被，植被顶端的垂向剪切层相对于植被两侧的横向剪切层更为重要”。（3）巴西Johannes教授团队针对非淹没植被生长扩张开展数值模拟研究（Advances in Water Resources，2019，129，131-145），他们引用申请人研究成果讨论如何将非淹没植被模型进一步改进为适用于淹没植被的计算模型。
申请人简介
申请人刘超为四川大学与麻省理工学院（MIT）联合培养博士，现任四川大学副研究员，博士生导师，曾担任麻省理工学院访问学者，入选四川省引进海内外高层次人才四川省“海外高层次留学人才”、教育部四川大学111创新引智项目基地骨干、四川大学双百人才工程、四川大学青年科技学术带头人培育项目。担任第十四届国际泥沙大会副秘书长，第五届建筑、环境与水利工程国际大会学术委员。荣获英国土木工程师协会Robert Alfred Carr Prize（协会年度最佳论文奖，排名第1）、重庆市科技进步一等奖（排名第4）、四川大学青年科技人才奖、好未来学者奖、生态工程SCI期刊《Ecological Engineering》杰出评阅人。主持青年基金、面上项目等8项纵向科研项目，主研国家级项目6项；担任40余家SCI期刊审稿人。以第一或通讯作者发表SCI论文18篇、EI论文5篇，他引合计220余次，在一区期刊《Water Resources Research》、《Journal of Hydrology》和《Advances in Water Resources》上发表论文12篇，1篇入选《Water Resources Research》封面论文；1篇为《Advances in Water Resource》创刊40周年纪念期约稿;1篇发表在《Journal of Hydrology》的成果荣获2019年中国水利学会青年科技论文（英语）竞赛二等奖。近3年合计在国内外重要学术会议作大会报告、特邀学术报告及担任分会主席10次。其中，在第14届国际泥沙大会作大会报告（2019年），受邀在英国伯明翰大学（2017年）作特邀学术报告，连续两届（2016和2019年）在中国水利学会泥沙专业研讨会作特邀报告。以第一发明人申请发明专利9项（已授权2项）。
发表论文、专著的情况
发表的论文：
（一）学术论文：
申请人以第一或通讯作者发表SCI论文18篇、EI论文5篇，其中在一区SCI期刊《Advances in Water Resources》、《Water Resources Research》和《Journal of Hydrology》上发表12篇论文。
申请人作为副主编参编第十四届国际泥沙大会会议论文集《Sediment Research in Rivers and Coasts》，四川大学出版社出版（ISBN 978-7-5690-3039-6）。
详细发表论文清单如下：
1 Liu Chao, Shan Yuqi, Sun Wei, Yan Chunhao, Yang Kejun. An open channel with an emergent vegetation patch: predicting the longitudinal profiles of velocities based on exponential decay. Journal of Hydrology, 2019, December, 124429. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.124429
2 Liu Chao, Shan Yuqi. Analytical model for predicting the longitudinal profiles of velocities in a channel with a model vegetation patch. Journal of Hydrology, 2019, 576, 561-574.
3 Liu Chao, Shan Yuqi, Lei Jiarui, Nepf Heidi. Floating treatment islands in series along a channel: The impact of island spacing on the velocity field and estimated mass removal. Advances in Water Resources, 2019, 129: 222-231.
4 Gu, Jiyi, Shan, Yuqi, Liu Chao *, Liu Xingnian. Feedbacks of flow and bed morphology from a submerged dense vegetation patch without upstream sediment supply. Environmental Fluid Mechanics, 2019, 19, 475-493.
5 Shan Yuqi, Liu Chao *, Nepf Heidi. Comparison of drag and velocity in model mangrove forests with random and in-line tree distributions. Journal of hydrology, 2019, 568: 735-746.（该文荣获2019年中国水利学会水利青年科技论文（英文）竞赛二等奖，论文第一作者为参赛人）
6 Shan Yuqi, Huang Sheng, Liu Chao *, Guo Yakun, Yang Kejun. Prediction of the depth-averaged two-dimensional flow direction along a meander in compound channels, Journal of Hydrology, 2018, 565, 318-330.
7 Hu Zhenghong, Lei Jiarui, Liu Chao *, Heidi Nepf. Wake structure and sediment deposition behind models of submerged vegetation with and without flexible leaves. Advances in Water Resources, 2018, 118, 28-38. （该文为Advances in Water Resources创刊40周年纪念期约稿，引用：10）
8 Liu Chao *, Hu Zhenghong, Lei Jiarui, Heidi Nepf. Vortex structure and sediment deposition in the wake behind a finite patch of model submerged vegetation. Journal of Hydraulic Engineering, 2018, 144(2), 04017065.
9 Liu Xingnian, Zhou Qin, Huang Sheng, Guo Yakun, Liu Chao *. Estimation of flow direction in meandering compound channel. Journal of Hydrology, 2018, 556, 143-153.
10 Shan Yuqi, Liu Xingnian, Yang Kejun, Liu Chao *. Analytical model for stage-discharge estimation in meandering compound channels with submerged flexible vegetation. Advances in Water Resources, 2017, 108, 170-183.
11 Liu Chao *, Heidi Nepf. Sediment deposition within and around a finite patch of model vegetation over a range of channel velocity. Water Resources Research, 2016, 52(1): 600-612.（该文为Water Resources Research 2016年第52卷第一期封面论文，引用：48）
12 Liu Chao, Shan Yuqi, Liu Xingnian, Yang Kejun, Liao Huasheng. The effect of floodplain grass on the flow characteristics of meandering compound channels. Journal of Hydrology, 2016, 542, 1-17.
13 Liu Chao, Shan Yuqi, Liu Xingnian, Yang Kejun. Method for assessing discharge in meandering compound channels. Proceedings of ICE-Water Management, 2016, 169(1): 17-29.（该文荣获英国土木工程师协会2017 Robert Alfred Carr Prize (2016年度协会最佳论文奖)，引用：12）
14 Shan Yuqi, Liu Chao, Luo Maokang, Yang Kejun. A simple method for estimating bed shear stress in smooth and vegetated compound channels. Journal of hydrodynamics, 2016, 28(3): 497-505.
15 Shan Yuqi, Liu Chao *, Luo Maokang. Simple analytical model for depth-averaged velocity in meandering compound channels. Applied Mathematics and Mechanics, 2015, 36(6): 707-718.
16 Liu Chao, Nigel Wright, Liu Xingnian, Yang Kejun. Analytical model for lateral depth-averaged velocity distributions along a meander in curved compound channels. Advances in Water Resources, 2014, 74: 26-43.
17 Liu Chao, Liu Xingnian, Yang Kejun. Predictive model for stage-discharge curve in compound channels with vegetated floodplains. Applied Mathematics and Mechanics, 2014, 35(12): 1495-1508.
18 Liu Chao, Luo Xian, Liu Xingnian, Yang Kejun. Modeling depth-averaged velocity and bed shear stress in compound channels with emerged and submerged vegetation. Advances in Water Resources, 2013, 60: 148-159.
19 Liu Chao, Shan Yuqi, Yang Kejun, Liu Xingnian. The characteristics of secondary flows in compound channels with vegetated floodplains. Journal of hydrodynamics, 2013, 25(3): 442-449.
20 黄胜，刘超*，刘兴年，滩地植被对弯曲漫滩河道主槽二次流发展的影响研究，工程科学与技术，2019，51(1): 158-164.
21 李福建, 黄胜,谢玉姝, 刘超*,刘兴年. 顺直型展宽航槽沿程水沙运动规律试验研究，工程科学与技术，2018, 50(4): 96-103.
22 刘超, 罗宪, 单钰淇, 等. 边界条件对植被化矩形复式河槽流速及床面切应力的影响. 四川大学学报 (工程版), 2013, 45(3): 27-33.
23 刘超, 杨克君, 刘兴年, 等. 植被作用下的弯曲复式河槽漫滩水流2维解析解. 四川大学学报 (工程版), 2012, 44(6): 7-12.
24 刘超, 杨克君, 刘兴年. 复式河槽漫滩水流流速分布二维解析解. 水利学报, 2012, 43(S2): 27-34.
项目依托的科研平台、科研项目：
1项目依托的科研平台
申请人所属四川大学水利水电学院历史悠久，源于1944年的四川大学理工学院土木水利系，1952年成立成都工学院水利工程系，1978年成立成都科技大学水利工程系，1998年成立四川大学水利水电工程学院，2001年更名为四川大学水利水电学院。
学院有水力学与山区河流开发保护国家重点实验室、岩土工程四川省重点实验室、水文学及水资源工程四川省重点实验室、四川大学深地科学实验室等科研平台与基地。近年来，学院承担国家重点研发计划、国家自然科学基金以及重大工程科技攻关等项目200余项，参与了我国200 m以上所有高坝工程的科学研究工作，取得了一批重要的标志性成果，为我国水利水电工程领域的基础研究和技术进步做出了显著贡献。获国家自然科学二等奖1项，国家技术发明二等奖1项，国家科技进步二等奖6项，省部级科技进步奖和教学成果奖60余项，年均到校科研经费逾亿元。
学院设有水利水电工程系、水文与水资源工程系、农业水利工程系、岩土与地下工程系、能源与动力工程系及水利水电工程实验中心。有水利工程、土木工程2个博士后流动站，水利工程、土木工程2个一级博士点学科，14个博士点和17个硕士点。学院学科建设先后经历211工程重点建设学科“现代水利水电科学与工程”与985工程“西南资源环境与灾害防治科技创新平台”，2017年四川大学进入世界一流大学建设A类行列，学院牵头的“深地岩体力学与地下水利工程”学科(群)列入四川大学重点建设学科(群)。
2项目依托的科研项目
申请人主持国家级、省部级等科研项目8项（累积纵向科研经费299万），主研国家级项目6项（累积经费1758万）。这些课题主要或部分针对有植被河道中水沙运动特性及植被水沙互馈机理开展研究。申请人有成熟的科研团队（3名在读硕士生、2名博士生），有配套的测量仪器，依托单位提供试验场地。
申请项目将依托申请人主持和主研的项目进一步开展有植被河道中的水沙动力学研究。具体依托项目如下：
主持项目（8项）
[1] 国家自然科学基金青年基金, 51609160，淹没植被群复杂尾流结构及其对河床演变影响的试验研究，2017/1-2019/12，24万，在研，主持；
[2] 国家自然科学基金面上项目，51879175，淹没植被与非淹没植被组合群落对河道水沙运动及冲淤变化的影响研究，2019/1-2022/12，73万，在研，主持；
[3] 国家重点研发计划专题, 2016YFC0402101, 多库联调下山区卵石河床段航道演变机理及趋势预测研究, 2016/7-2020/12，60万元，在研，主持；
[5] 四川大学青年科技学术带头人培育项目，2018/6-2020/6，35万，在研，主持；
[6] 四川大学创新火花库项目，2018SCU00020，生态河道植被调控河床地貌演变过程研究，2018/7-2021/6，24万，在研，主持；
[7] 四川大学引进人才科研启动基金，YJ201633，淹没斑块植被群尾部漩涡的形成机理及相互作用机制试验研究，2016/3-2019/3，30万，已结题，主持；
主研项目（6项）
[1] 国家自然科学基金重点项目，51539007，水库变动回水区推移质运动机理及卵石滩群再造过程机理，2016/1-2020/12，340万，在研，主研
[2] 国家重点研发计划课题，2016YFC0402302，强人类活动影响下山区性河道演变与水沙输移互馈机制研究，2016/7-2020/6，346万，在研，主研
[3] 国家自然科学基金重点项目，51639007，西南山区暴雨诱发泥沙补给突变下的山洪灾害研究，2017/1-2021/12，344万，在研，主研
[4] 教育部111引智计划，BC2018038，2018/6-2023/6，500万，在研，主研
[5] 国家自然科学基金面上项目，51479128，植被作用下的交汇河道水流结构及泥沙输移规律的试验研究，2015/1-2018/12，84万，已结题，主研
[6] 国家科技支撑计划，2012BAB05B02，长江上游航运开发关键技术研究，2012/1-2015/12，144万，已结题，主研
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