堤坝是江河湖海工程建设,特别是河口海岸工程防护的重要涉水建筑物,传统堤坝往往由于亲水性弱,对岸滩生态环境和景观存在不利影响。因此工程和生态协调发展的生态水工学理念日益受到重视,包括堤坝建设的生态结构体设计和应用,实现导流、防浪和生境修复的综合效果。为此,需要开展不同生态结构体型式设计及其对水沙动力过程相互作用的研究。本文研究了不同生态结构体对水沙动力和沉积过程的响应特征和原因。基于导流结构与生境适宜的综合考虑,根据透水能力的强弱,设计了如下图所示的三种不同型式生态结构体,分别为强透水型、中透水型、弱透水型,三者的透水率分别为33%、20%和14%。其中弱透水型和中透水型的侧面孔洞相同,区别在顶面孔洞的透水率分别为16%、49%;强透水型和中透水型的顶面孔洞相同,区别在侧面孔洞的透水率分别为25%、5%。以上述生态结构体作为基本单元,连续布置多个生态结构体,开展室内水槽试验和Flow-3D数值模拟,在综合考虑比较顶面、侧面孔洞透水能力差异的基础上,分析研究其对过流能力、捕沙能力、柔性植被及生物适应性的影响。得到的创新认识如下:（1）生态结构体的侧面透水面积对结构体内水流流速起主导作用,总透水面积对结构体内紊动强度起主导作用。生态结构体侧面透水面积越小,结构体内水流减速率越大,弱透水型和中透水型结构体减速率比强透水型结构体高26～29%;生态结构体总透水面积越小,结构体内紊动强度越小,弱透水型结构体紊动强度比中透水型和高透水型低约15～34%。侧面透水面积较大的强透水型结构体随着距离迎水面越远,其减速和消能率越大;而透水面积较小的弱透水型和中透水型结构体,随着距离迎水面越远,减速和消能率先增大后平缓变化。（2）生态结构体的透水面积决定结构体捕沙能力,结构体近底层涡旋作用越强,泥沙淤积分布越不均匀。生态结构体侧面透水面积影响结构体内部的悬沙浓度,强透水型结构体比中透水型和弱透水型结构体内部平均悬沙浓度高21～28%;顶面透水面积大小影响结构体内的泥沙淤积量,弱透水型结构体比中透水型结构体泥沙淤积量低14%。同时随着生态结构体透水面积越大,结构体内泥沙淤积受近底层涡旋影响越明显,分别出现V形、月牙形等淤积形态差异。（3）生态结构体与柔性植被共同作用下,结构体内部减速、制紊、捕沙作用更强。将生态结构体与柔性植被间隔布置,且在平均流速为0.30 m/s、悬沙浓度为0.16 g/L的试验条件下,有柔性植被的强、中、弱透水型结构体相对于无植被的情况,结构体内部减速率提高3～12%,紊动强度减小20～35%,泥沙淤积量增大20～28%。同时生态结构体透水能力对泥沙的捕集作用直接影响大型底栖生物的生境,在0.35 m/s以下的较低流速环境下,中透水型结构体更适宜中华绒螯蟹（90±5 g）（Eriocheir sinensis）的生存。