海啸力学及其在南中国海的应用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11632012
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    320.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0904.水动力学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2021-12-31

项目摘要

This project will focus on the hydrodynamic problems associated with tsunamis in the whole life span, reveal the mechanism of tsunami disasters and develop tsunami modelling and prediction methods. The framework of tsunami mechanics consisting of theoretical analysis, modelling methods and applied technologies is established. . An integrated method of field survey data, theoretical solution, numerical simulation and physical model test is developed to the studies on tsunami science and its applications. The observed and field surveyed data of 2004 Indian Ocean Tsunami and 2011 Tohoku Tsunami are collected and analyzed comprehensively to identify the hydrodynamic characteristics of tsunamis in terms of wave profile and velocity field, the response of coastal structures and coastal morphology. . The fully nonlinear and highly dispersive water wave model is developed to simulate the generation, deformation, run-up and inundation of tsunamis. More effects are paid to improve the tsunami source model of basic source parameters and the time varying bottom deformation for the generation of tsunami. Regarding the propagation and deformation of tsunami in open ocean and continental shelf, the nonlinearity and dispersion effects of waves are evaluated to research into the mechanism of the different wave profiles of tsunami observed in 2004 Indian Ocean tsunami and 2011 Tohoku tsunami. The effects of the bottom roughness and the morphological profiles are considered in developing the theoretical and numerical approaches in modelling runup and rundown processes of tsunami on beaches. Modelling methods of tsunami are validated in terms of the hydrodynamic processes of tsunami in its whole life span based on the field survey data and physical model tests. . A hybrid approach of generating transient tsunamis with different wave profiles is developed to simulate the tsunami waves of different scales. In order to reveal the mechanism of the effects of coral reef and typical coastal topography and morphology on wave profile and velocity field, the hydrodynamic loads acting on breakwaters, sea dikes and buildings, well controlled physical model investigations on tsunami runup, inundation and impacts on coastal structures are carried out. Several benchmark tests for model validation are established. . The potential tsunami and the worst extreme tsunami generated by the earthquake in the Manila trench are simulated to evaluate the tsunami risk and to establish the early warning system for the South China Sea region. Based on the measured date by the buoys and numerical computation, the inversion approach is developed to establish the tsunami early warning method with optimized locations of buoys and parallelized numerical model. Scenarios of tsunamis induced by earthquakes with different magnitudes are provided and analyzed. Hydrodynamic loads acting on offshore structures in the coral reefs regions at the potential tsunami conditions are studied theoretically and experimentally. Tsunami inundation maps in terms of tsunami arrival time, tsunami height, maximum velocity and inundation depth for the South China Sea region are proposed to provide tsunami risk information for coastal managements.
本项目旨在系统深入地研究海啸全生命周期的关键力学问题,揭示海啸成灾机理,突破海啸模拟技术,形成海啸力学的基本理论、模拟方法和应用技术体系。采用观测资料的综合分析、理论分析、数值模拟和物理实验相结合的方法研究海啸的水动力学特性与预警方法。重点收集2004印度洋海啸和2011日本东北海啸等典型海啸的各类观测资料,综合分析海啸传播和成灾特征。发展完全非线性色散水波理论,建立海啸生成、演化、爬高和淹没过程的理论分析方法和数值模型,实现海啸全生命周期的数值模拟。突破具有非线性和瞬态性特征的近海典型海啸波的室内水池模拟技术,实现海啸淹没过程及其对海岸结构物作用的水池模型实验。研究南中国海马尼拉海沟潜在地震海啸的水动力学特征、近岛礁海洋结构物的水动力载荷和海啸预警新方法,建立南中国海区域海啸快速预警方法和海啸淹没图,为南中国海周边国家和地区的海啸防灾减灾提供科学依据和强有力的技术支撑。

结项摘要

本项目针对海啸生成、传播、爬高、淹没以及对海岸结构物的作用等问题,研究海啸全生命周期的关键力学问题,揭示海啸成灾机理,突破海啸模拟技术,形成海啸力学的基本理论、模拟方法和应用技术体系。主要研究内容包括:在典型地震海啸震源参数和成灾特征研究方面,发展了考虑时间过程的海啸震源模型,构建了南中海啸马尼拉断裂带的基本参数集和潜在极端地震的震源模型;建立了可模拟地震激发海底地形变形过程的海啸生成力学模型,揭示了非线性和色散效应对海啸传播与变形的影响规律,模拟了海啸传至极浅水地区出现非破碎涌波和孤立波分裂的复杂波动现象;建立了近海海啸水池,发展了实验室水池内生成典型海啸波的模拟方法,实现了非破碎涌波、多个孤立波、N-波等典型海啸波的水池模拟;建立了南中国海马尼拉海沟断裂带地震激发海啸的数学模型,实现了典型岛屿与海岸地区海啸淹没过程和流场的数值模拟,获得了极端海啸到达南中国海沿海国家和地区近海不同等深线处的时间、最大波高以及波形特征;发展了基于多浮标观测和数值模拟反演的南中海海啸预警方法,建立了利用浮标监测得到的波面信息确定断裂带各单元板块滑移量的反演方法,分析比较了单元分块方式和浮标位置对反演结果的影响,探讨浮标位置的优化方案;开展了类海啸波对海底、淹没平板等典型结构作用的物理模型实验,建立了基于双目成像的局部三维波面测量技术;应用建立的海啸数值模型,开展了我国南海大型人工岛工程的海啸风险评估。

项目成果

期刊论文数量(53)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(4)
Spatiotemporal variation of wave energy induced by an accelerated moving atmospheric pressure disturbance
加速移动大气压力扰动引起的波浪能时空变化
  • DOI:
    10.1080/21664250.2021.1875690
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    Coastal Engineering Journal
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Yang Zhang;Haijiang Liu
  • 通讯作者:
    Haijiang Liu
Characteristics of wave amplitude and currents in South China Sea induced by a virtual extreme tsunami
一次虚拟极端海啸引起的南海波幅和海流特征
  • DOI:
    10.1016/s1001-6058(16)60747-3
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    JOURNAL OF HYDRODYNAMICS
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Ren Zhi-yuan;Zhao Xi;Wang Ben-long;Dias Frederic;Liu Hua
  • 通讯作者:
    Liu Hua
An experimental study of run-up and loads on a vertical truncated cylinder in a solitary wave
孤立波中垂直截头圆柱体的助跑和载荷实验研究
  • DOI:
    10.1016/j.oceaneng.2020.108346
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Ocean Engineering
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Qian Wang;Yongliu Fang;Hua Liu
  • 通讯作者:
    Hua Liu
Numerical study of 2-D vertical water-entry problems using two-phase SPH method
二维垂直进水问题的两相SPH法数值研究
  • DOI:
    10.17736/ijope.2017.ak19
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    International Journal of Offshore and Polar Engineering
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    Lin Ma;Hua Liu
  • 通讯作者:
    Hua Liu
An experimental study of the run-up process of breaking bores generated by gam-break under dry- and wet-bed conditions
干床和湿床条件下 gam-break 破孔助磨过程的实验研究
  • DOI:
    10.1142/s1793431118400055
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Earthquake and Tsunami
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Senxun Lu;Haijiang Liu;Xiaohu Deng
  • 通讯作者:
    Xiaohu Deng

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其他文献

基于随机振荡序列的DGM(1,1)模型的建模及应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    数学的实践与认识
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨芬;关叶青;曾波;刘桦
  • 通讯作者:
    刘桦
风力发电机在地震-风力作用下的载荷计算
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    中国机械工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴春艳;金鑫;何玉林;王磊;刘桦
  • 通讯作者:
    刘桦
A numerical method for investigating free surface impact with air entrapment during sloshing
研究晃动过程中滞留空气对自由表面影响的数值方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    Journal of Marine Science and Technology
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    刘桦
  • 通讯作者:
    刘桦
Effects of ‘soft-hard’ compaction and multiscale flow on the shale gas production from a multistage hydraulic fractured horizontal well
“软硬”压实和多尺度流动对多级水力压裂水平井页岩气产量的影响
  • DOI:
    10.1016/j.petrol.2018.07.012
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    Journal of Petroleum Science and Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王建国;胡波文;刘桦;韩月;刘嘉
  • 通讯作者:
    刘嘉
Numerical simulations of wake signatures around high-speed ships
高速船舶周围尾流特征的数值模拟
  • DOI:
    10.1016/s1001-6058(14)60109-8
  • 发表时间:
    2014-12
  • 期刊:
    Journal of Hydrodynamics
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    王本龙;郭晓宇;刘桦;何辰
  • 通讯作者:
    何辰

其他文献

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刘桦的其他基金

2020年国际海洋与极地工程学术会议
  • 批准号:
    11942210
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    20 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
极端条件下复合式海堤越浪过程的水动力学特性研究
  • 批准号:
    51379123
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高速水中航行体空泡流的非定常特性研究
  • 批准号:
    10972138
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    45.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
跨海桥梁工程的水动力学基础问题研究
  • 批准号:
    10572093
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    33.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
海岸破波带复杂流动与泥沙运动机理研究
  • 批准号:
    10172058
  • 批准年份:
    2001
  • 资助金额:
    17.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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相似海外基金

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  • 财政年份:
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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]
      
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