颗粒形态和表面电荷分布对粘性泥沙絮凝-沉降-再悬浮过程影响研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51609012
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0903.水力学与河流动力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The flocculation-settling-resuspension process plays an important role in the concentration distribution of suspended sediment, the form of fluid mud Layer and the transport of cohesive sediment. However, many researchers didn't treat it as a dynamic process and studied one or two aspects within their own fields. Furthermore, they often ignored the effect of internal factors, such as particle shape and surface charge distribution of cohesive sediment, which are significant to understand this process. Thus, we will study the effects of particle shape and surface charge distribution on the flocculation-settling- resuspension process through laboratory experiment and numerical simulation. Based on floc fractal growth theory and cohesive sediment floc growth model, we will develop a model which can simulate the flocculation-settling- resuspension process of non-spherical charged cohesive particles, combining the experimental result of studying the regularities of particle shape, surface charge distribution and the resuspension pattern of primary settling sediment flocs. Then we will study the influence rule and mechanism of particle shape and surface charge distribution on this process and discuss each effect of flocculation, settling and resuspension on this process using the new model. The research findings not only enrich the theory of cohesive sediment movement, but also can provide an evidence for the planning and design of the projects in estuary area.
粘性泥沙絮凝、沉降和再悬浮过程对河口悬沙垂向分布、浮泥层的形成及泥沙输移等起着重要作用,而目前研究大多是从各自学科出发研究自己关心的某一或两方面,较少将其作为一个动态过程开展研究,且往往忽略泥沙颗粒形态和表面电荷分布这类内部因素的作用,而研究这类内部因素的影响对于深化理解这一过程具有重要意义。本项目拟采用室内试验和数值模拟方法围绕颗粒形态和表面电荷分布的影响展开研究,基于絮团分形生长理论和已有粘性泥沙絮团三维无网格生长模型,结合室内试验关于颗粒形态、表面电荷分布规律及初沉泥沙再悬浮模式的研究成果,构建非球体带电粘性泥沙絮凝-沉降-再悬浮动态过程三维数学模型,进而利用新建模型从微观角度揭示颗粒形态及表面电荷分布对粘性泥沙絮凝-沉降-再悬浮过程的影响规律和机理,并探讨絮凝、沉降及再悬浮在这一过程中的作用。研究成果将丰富粘性泥沙运动理论,为河口等地区的工程规划设计等提供依据。

结项摘要

本项目通过分析国内外有关粘性泥沙颗粒形态、絮凝、再悬浮文献和室内试验结果,构建和描述了粗糙带电数学泥沙颗粒,优化了粘性泥沙再悬浮量计算公式,并在此基础上,在微观层面和宏观层面分别建立了粗糙带电粘性泥沙絮团生长模型和考虑泥沙形貌的粘性泥沙絮凝-沉降-再悬浮运动过程数学模型,分析了泥沙粗糙表面和非均匀电荷分布对絮凝速率、絮团形态、粒径分布等的影响规律,研究了盐度和水流对粘性泥沙絮凝-沉降-再悬浮的影响规律,探讨了强紊动水体中絮凝、沉降和紊动扩散在这一动态过程中的作用。研究结果表明,粗糙带电粘性泥沙的絮凝速率较大,形成的絮团粒径分布范围较窄,且分型维数较大;电解质的存在将分别增强和减弱高、低强度水流所起作用,相同浓度下,当阳离子化合价从+1价变成+3价时,水流的影响作用更明显,尤其体现在稳定段;粘性泥沙再悬浮模式和量与其存在状态、水流条件、分形维数等相关;强紊动水体中,上层区域泥沙絮团分布的决定因素是沉降和紊动扩散;中部区域是絮凝;下层区域是絮凝和紊动扩散。项目研究成果不仅丰富了丰富粘性泥沙运动理论,并能为河湖生态清淤、河口等地区的工程规划设计等提供依据,具有重要的科学意义与实际应用价值。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
长江口口内河段冲淤演变特征及控制因子分析
  • DOI:
    10.16239/j.cnki.0468-155x.2019.03.008
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    泥沙研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    栾华龙;丁平兴;刘同宦;柴朝晖
  • 通讯作者:
    柴朝晖
Study on the Ecological Operation of Artificial River-Communicating Lakes during Non-Flood Period
非洪水期人工通河湖泊生态运行研究
  • DOI:
    10.1088/1755-1315/304/2/022014
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    IOP Conference Series: Earth and Environmental Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhaohui Chai;Shiming Yao;Tonghuan Liu
  • 通讯作者:
    Tonghuan Liu
黏性泥沙絮凝-沉降-再悬浮运动过程数学模型研究
  • DOI:
    10.13243/j.cnki.slxb.20160065
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    水利学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    柴朝晖;方红卫;姚仕明;王茜
  • 通讯作者:
    王茜
Modeling the growth of cohesive sediment flocs in three-dimensional space
模拟三维空间中粘性沉积物絮凝体的生长
  • DOI:
    10.1016/j.ecss.2018.10.009
  • 发表时间:
    2018-12
  • 期刊:
    Estuarine, Coastal and Shelf Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhaohui Chai;Jinyou Lu;Shiming Yao;Xi Wang;Tonghuan Liu
  • 通讯作者:
    Tonghuan Liu
抚河尾闾抚东堤防洪保护区洪水风险分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    长江科学院院报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    柴朝晖;熊冲玮;申康;刘同宦
  • 通讯作者:
    刘同宦

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其他文献

黏性泥沙絮凝研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    长江科学院院报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    柴朝晖;李昊洁;王茜;杨国录;刘同宦
  • 通讯作者:
    刘同宦
长江口口内河段年代际冲淤演变特征及控制因子分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    泥沙研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    栾华龙;丁平兴;刘同宦;柴朝晖
  • 通讯作者:
    柴朝晖
均匀切变水流对黏性细颗粒泥沙絮凝的影响研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    水利学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    柴朝晖;杨国录;陈萌;余明辉;CHAI Zhao-hui1,YANG Guo-lu1,2,CHEN Meng1,YU Ming-h;2.Water Environment Engineering Research Centre Wu
  • 通讯作者:
    2.Water Environment Engineering Research Centre Wu
黏性细颗粒泥沙静水絮凝-沉降模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    四川大学学报(工程科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    柴朝晖;杨国录;陈萌;余明辉;CHAI Zhao-hui1,YANG Guo-lu1,2,CHEN Meng1,YU Ming-h;2.Water Environment Eng.Research Centre,Wuhan Univ
  • 通讯作者:
    2.Water Environment Eng.Research Centre,Wuhan Univ
紊流对粘性细颗粒泥沙絮凝影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    水科学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    柴朝晖;杨国录;王茜;余明辉
  • 通讯作者:
    余明辉

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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

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          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]
      
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