弯曲河道水沙与滩槽相互作用及反馈机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11872332
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1302.环境流体力学与颗粒流
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Hyperconcentrated floods occurred in the Yellow River may experience the phenomena of downstream peak discharge increase, which cannot be explained by the lateral discharge input. Inducing great damages, its mechanism has not been fully revealed, though the contributions of bed roughness, sediment erosion have been partly appreciated. This project proposes a systematic investigation on the interactions between flows and sediments, between sediment-laden flows and the complicated channel-floodplain patterns. It is expected that the physical mechanism for the downstream peak discharge increase, and accordingly our understanding about flood propagation in the Yellow River can be greatly improved upon the completion of this project. A physically-based high-resolution two-dimensional modeling framework will be firstly established for the Yellow River characterized by meandering and complicated channel-floodplain patterns. Empirical relations will be derived for the dispersion terms arising from the meandering effects. Full 3D RANS modeling of hyperconcentrated flows through complicated channel-floodplain cross-sections will be conducted to obtain flow structures, which can be used to quantify empirical parameters of the dispersion terms. Systematic numerical case studies will be then conducted to investigate the interactions between flows and sediments, between sediment-laden flows and the complicated channel-floodplain patterns, based on which the relative contributions and the relations of the meandering planform, roughness, sediment erosion, channel-floodplain pattern can be revealed. Finally, the main factors giving rise to the downstream peak discharge increase will be identified, the conditions for the occurrence of this phenomenon will be delimited. These understanding will provide basis for comprehensive regulating and flood risk management of Yellow River floods.
黄河下游弯曲宽浅、滩槽发育,高含沙洪水与滩槽之间相互作用强烈,常表现出洪峰流量异常增值现象。本项目研究弯道高含沙水流与滩槽相互作用及反馈机制,旨在揭示洪峰流量增值的机理,增进对高含沙洪水传播过程的认识。项目将首先建立适应于弯曲河道、复杂滩槽断面的高含沙水流平面二维耦合数学模型。为准确将弯道效应考虑在平面二维模型中,项目将从理论上推导表征其影响的离散项计算式,利用雷诺平均三维数学模型模拟弯道内高含沙洪水漫滩后的水流结构,从而量化离散项的经验参数。最后,项目应用平面二维模型,针对高含沙水流与弯道滩槽的相互作用及反馈机制,开展数值算例对比研究,逐一揭示弯道滩槽平面和断面形态、糙率变化、泥沙冲淤等因素对洪峰流量增加的相对贡献程度、相互影响关系和作用机理。在此基础上,甄别影响洪峰增值的主要因素,界定洪峰增值发生条件,增进对漫滩高含沙洪水传播的理解,为黄河下游洪水防治和风险管理提供依据。

结项摘要

本项目以黄河天然(弯曲)滩槽河道为背景,研究了高含沙洪水与滩槽的相互作用及反馈机制。首先,基于全耦合水-沙-床数学物理方程,考虑漫滩含沙水流的紊动扩散作用和弯道二次环流效应,建立了适应于弯曲滩槽河道的高含沙水流平面二维耦合动力学数学模型,并通过黄河下游“04.8”、“92.8”高含沙洪水及河口三角洲河道2018年汛期洪水,验证了模型的准确性和可靠性。其次,通过数值算例对比研究,揭示了高含沙洪水与滩槽的相互作用机制。在黄河下游的滩槽河段,高含沙洪水对洪峰期间的滩淤槽冲、主槽摆动和洪峰后的主槽回淤起主导作用,低含沙洪水对地形的塑造作用较弱。洪水漫滩与归槽在顺直滩槽段主要表现为滩槽之间的水沙横向紊动扩散过程,在弯曲滩槽段以纵向滩槽之间的强对流作用为主,因而,弯曲滩槽的入口-弯顶段有明显的(滩地)淤积徒增现象。在河口三角洲,河道发育前期,小流量更易形成散乱游荡的滩槽格局,大流量促进主槽刷深和支汊浅沟发育;发育后期,水沙与滩槽冲淤相适应,始终呈现出单一归顺的河道形态,大流量对主槽的维持起主导作用。河口三角洲备用流路启用后,行河流路主槽冲刷,通过水下三角洲前缘的淤积维持流路向海延伸;原流路则发生淤积逐渐废弃。此外,河床阻力的变化和河床冲刷对非漫滩高含沙洪水的洪峰增值起主导作用,而强漫滩洪水受复杂滩槽冲淤影响,机理复杂。因而,进一步结合特征线理论,推导了洪峰流量在特征线上变化的相容方程,结合1973-2012年间的21场洪峰增值事件的实测洪水数据,对其增值影响因素进行了定量分析。结果表明,洪峰增值是多个因素相互作用的复杂过程。其中,由河宽梯度引起的压力项以及由重力和阻力组成的外力项是影响洪峰增值的主导因素,前者促进洪峰增值,后者抑制洪峰增值。以上研究成果为黄河滩槽河道的防洪治理与综合规划及河口流路的稳定维持提供了理论和技术支持。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
黄河洪水洪峰增值机理及影响因素研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    水利学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李薇;谢国虎;胡鹏;贺治国;王远见
  • 通讯作者:
    王远见
钱塘江河势变迁与径潮流相互作用研究
  • DOI:
    10.16483/j.issn.1005-9865.2022.01.017
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    海洋工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈茁;李薇;胡鹏;贺治国
  • 通讯作者:
    贺治国
Layer-averaged numerical study on the effect of Reynolds number on lturbidity currents
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Hydraulic Research
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    胡鹏;陶俊余;李薇;贺治国
  • 通讯作者:
    贺治国
A RANS numerical study of experimental swash flows and its bed shear stress estimation
实验性斜流的RANS数值研究及其床层剪应力估计
  • DOI:
    10.1016/j.apor.2020.102145
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Applied Ocean Research
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    胡鹏;谢佳烽;李薇;贺治国;Marsooli R;Wu WM
  • 通讯作者:
    Wu WM
Porous Shallow Water Modeling for Urban Floods in the Zhoushan City, China
中国舟山市城市洪水的多孔浅水模拟
  • DOI:
    10.3389/feart.2021.687311
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
    Frontiers in Earth Science
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Li Wei;Liu Bingrun;Hu Peng;He Zhiguo;Zou Jiyu
  • 通讯作者:
    Zou Jiyu

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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    燕振刚;李薇;YanTianhai;王钧;陈蕾;逯玉兰;刘欢;唐洁;张磊;陈玉娟;常生华;侯扶江
  • 通讯作者:
    侯扶江
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来自柬埔寨龙血树人工诱导龙血的三种新黄酮类化合物
  • DOI:
    10.1080/10286020.2017.1322583
  • 发表时间:
    2018-01
  • 期刊:
    Journal of Asian Natural Products Research
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    李飞翔;王辉;盖翠娟;陈惠琴;李薇;梅文莉;戴好富
  • 通讯作者:
    戴好富
卖空机制与企业债务融资关系的实证研究
  • DOI:
    10.19622/j.cnki.cn36-1005/f.2019.05.004
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    金融与经济
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李薇;刘昊云;成群蕊
  • 通讯作者:
    成群蕊

其他文献

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李薇的其他基金

滨海湿地波流泥沙床面与植被耦合作用机制与数学模型研究
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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

        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]
      
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