强涌潮作用下的河口底边界层湍流混合

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41906052
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0603.海洋地质学与地球物理学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Turbulent mixing in the bottom boundary layer (BBL) has been receiving increasing attention from physical oceanographers, sediment dynamic researchers, end coastal engineers, as it plays key role in energy distribution and sediment dynamics in estuaries. The Qiantang River Estuary breeds the world’s largest tidal bore, which induces intense large-scale vortices and massive sediment resuspensions modifying the BBL turbulent mixing. However, current research and knowledge of BBL dynamics with impact of tidal bore are limited by challenges in in-situ observation. To gain insight into the combining impact of tidal bore and suspended sediment on turbulent mixing in BBL, we propose to conduct 15-day in-situ observations covering a spring-neap tidal cycle at two sites with and without tidal bore in Qiantang estuary, on basis of our previous studies. Flow and suspended sediment concentration data in BBL will be collected synchronously with high spatiotemporal resolution (i.e., sampling frequency of 8-32 Hz and vertical resolution of several centimeters), using well-designed instrumented tripods. Subsequently, key BBL parameters such as bed shear stress, roughness length, turbulent kinetic energy (TKE), shear production and dissipation rate of TKE and turbulent flux of suspended sediment will be estimated to understand the influence of tidal bore and sediment stratification on turbulent mixing in BBL. Expected findings will broaden our understanding of the classical theories in BBL dynamics and provide theoretical basis for sediment transport research and engineering constructions in estuaries with large tidal bores.
底边界层湍流混合过程对河口能量分配和沉积动力起关键性作用,一直是物理海洋学、沉积动力学和海岸工程学等的研究热点。钱塘江河口发育世界上最强的涌潮,释放巨大的能量,造成强紊流和大量泥沙再悬浮,对底边界层湍流混合产生深刻影响。但因现场观测难度大,目前对涌潮作用下底边界层动力过程的研究和认识十分有限。本项目拟以前期工作为基础,在钱塘江河口最强涌潮河段及强潮流河段同步开展持续15天的座底三脚架观测,辅以船基观测,以获得底边界层内高时空分辨率的流场和悬沙浓度数据(8-32Hz,垂向分层数厘米)。基于精细流场结构,计算底边界层湍流混合参数,如底切应力、底粗糙度、湍动能剪切生成及耗散率、悬沙垂向紊动通量等。对比涌潮与强潮流作用下的底边界层的异同,探讨涌潮和高悬沙浓度对底边界层湍流混合的影响。该研究将拓展对传统底边界层的理论认识,同时为涌潮河口的泥沙输运研究和工程建设提供理论依据。

结项摘要

基于观测数据的深入分析,发现强涌潮作用下湍流来源除了通常认为的由潮流经底摩擦产生的,破碎潮头和次生波浪均能产生湍流,该湍流至表面向下衰减。这些过程能够加强涌潮水体中悬浮泥沙的垂向混合。悬沙浓度的升高直接导致了河口沉积物搬运的急剧上升,进而改变了潮控型河口的沉积动力地貌。结果显示湍流的强度随潮流和涌潮所伴生的次生波的增强而增强。在涌潮的初期阶段,潮头及次生波所产生的对流型湍流增强湍流的长度尺度,主导了悬浮沉积物的垂向混合。湍流的动量和垂向泥沙通量是由间歇性的、大强度的湍流事件所主导。上述结果揭示了不同于传统河口沉积动力学的过程,即涌潮通过在表层注入湍流而改变悬沙的分布和搬运。该结果已在海洋地质领域权威期刊Marine Geology(Tu et al., 2021)发表。.层化湍流中的混合效率(Mixing Efficiency,亦称通量理查森数Rf)对海洋环流和物质输移具有重要的作用。流体中的湍流动能主要通过两个过程来消耗:大部分能量通过摩擦消散,另一部分能量则用于输运重要的流动成分。后者也称为克服重力做功的动能。本项目在高浊度河口中对强湍流、悬沙层化的流动进行了现场观测;结合已发表的观测数据和模拟结果,证实了混合效率可从较易观测的湍流强度指标(即湍流弗劳德数)进行估算。该结果发表于国际知名海洋学期刊Geophysical Research Letters(Tu et al., 2022b)上。.高浓度细颗粒悬浮泥沙引起的密度分层和水流剪切之间的相互作用产生流动不稳定性。本项目通过船载回声探测仪对剪切不稳定结构进行精细观测,利用座底三脚架中的ADP-HR对近底层湍动能耗散率进行观测,结合流速和悬沙浓度剖面数据等,揭示了浮泥层中湍流剪切层生消规律和湍流混合特征。该结果发表于国际知名海洋学期刊Journal of Geophysical Research: Oceans(Tu et al., 2020)和Journal of Physical Oceanography(Tu et al., 2022a)上。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Acoustic Observations of Kelvin‐Helmholtz Billows on an Estuarine Lutocline
河口黄斜层开尔文·亥姆霍兹巨浪的声学观测
  • DOI:
    10.1029/2019jc015383
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Geophysical Research: Oceans
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Junbiao Tu;Daidu Fan;Qiang Lian;Zhiyu Liu;Wei Liu;Alexis Kaminski;William Smyth
  • 通讯作者:
    William Smyth
Scaling the Mixing Efficiency of Sediment‐Stratified Turbulence
缩放沉积物的混合效率 - 分层湍流
  • DOI:
    10.1029/2022gl099025
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Geophysical Research Letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Junbiao Tu;Daidu Fan;Zhiyu Liu;William Smyth
  • 通讯作者:
    William Smyth
Field observations of turbulence, sediment suspension, and transport under breaking tidal bores
潮汐破裂时的湍流、沉积物悬浮和输送的现场观测
  • DOI:
    10.1016/j.margeo.2021.106498
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Marine Geology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Junbiao Tu;Daidu Fan;George Voulgaris
  • 通讯作者:
    George Voulgaris
Shear Instabilities and Stratified Turbulence in an Estuarine Fluid Mud
河口泥浆中的剪切不稳定性和分层湍流
  • DOI:
    10.1175/jpo-d-21-0230.1
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Physical Oceanography
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Junbiao Tu;Daidu Fan;Feixiang Sun;Alexis Kaminski;William Smyth
  • 通讯作者:
    William Smyth

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

潮滩上应用ADV进行波浪观测与特征参数计算
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    海洋通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范代读;涂俊彪;张悦;张艳伟
  • 通讯作者:
    张艳伟
潮滩上应用ADV进行波浪观测与特征参数计算
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    海洋通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    芦军;范代读;涂俊彪;张悦;张艳伟
  • 通讯作者:
    张艳伟
椒江河口春季悬沙输运特征及通量机制研究
  • DOI:
    10.16562/j.cnki.0256-1492.2018.01.005
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    海洋地质与第四纪地质
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘伟;范代读;涂俊彪;芦军
  • 通讯作者:
    芦军
木兰溪河口及邻近海域春季水文环境特征及悬沙输移机制分析
  • DOI:
    10.16562/j.cnki.0256-1492.2018.01.004
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    海洋地质与第四纪地质
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵金鹏;范代读;涂俊彪;张悦;刘伟
  • 通讯作者:
    刘伟

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

涂俊彪的其他基金

强潮作用下的高浊度底边界层湍流混合与剪切不稳定研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码