砂质岸滩修复剖面动力演变过程及其数值模型研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51809053
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1101.海岸工程与海洋工程
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

In recent years, artificial reclamation and other man-made activities are inducing and aggravating the erosion disaster along sandy coasts, causing harm to the sustainable use of coastal resources. Therefore, China launched the "Blue Bay remediation Operation" in 2016. According to the technical support requirements of the operation, this project focuses on the dynamic evolution process and numerical model of sandy beach restoration profile. A more fine wave model is constructed to describe the complex hydrodynamic processes in the nearshore area, especially in the surf zone; and a numerical model for sandy beach restoration profile evolution is established based on GPU+MPI parallel algorithm and the dynamic/morphologic coupling process. The applicability of the existing formula for calculating sediment transport rate is discussed in combination with field measurements, and the vertical distribution and correlation of suspended sediment concentration and flux along the restoration section, as well as the relationship between suspended sediment vertical concentration and synchronous velocity are investigated. The relationship among the evolution of sandy beach restoration profile, sediment transport and hydrodynamic factors and the inter-influencing mechanism are revealed, and the method and process of determining key technical indexes for the design of sandy beach restoration profile are put forward. The outputs from the present study will provide profoundly scientific and technical support for designing sandy beach restoration profile under the guidance of "natural restoration as the main".
近年来,围填海等人为活动正在诱发和加剧砂质海岸的侵蚀灾害,给海岸资源的可持续利用造成危害,为此我国在2016年启动了“蓝色海湾整治行动”。本项目根据该行动的技术支撑要求,重点围绕砂质岸滩修复剖面动力演变过程及其数值模型开展相关研究。构建更加精细的波浪模型来描述近岸区域尤其是波浪破碎后复杂的水动力过程;建立基于GPU+MPI并行算法,考虑动力耦合机制的砂质岸滩修复剖面演变数值计算模型;结合现场测量探讨现有海岸泥沙输沙率公式的适用性;揭示悬沙浓度和通量在修复剖面沿程的垂向分布及相关关系,以及悬浮泥沙垂向浓度与同步流速的关系;揭示岸滩修复剖面演化与沉积物、水动力要素的依赖关系与影响机制;提出砂质海岸修复剖面设计关键技术指标的确定方法和流程。为“以自然修复为主”砂质岸滩修复剖面设计提供更加坚实的科学和技术支撑。

结项摘要

项目将新型多层Boussinesq类波浪数值模型作为驱动力耦合边界层模型、输沙模型建立了基于动力过程的岸滩剖面演变数值模型,对波浪作用下沙质岸滩剖面的变形进行了数值模拟研究。基于统一计算设备架构CUDA C语言和图形处理器,实现了模型的并行加速运算。开展了潮间带水流和悬砂观测,得到了边界层内的悬沙浓度与距底高度的关系及近底床边界层内的悬沙浓度分布规律。利用岸滩剖面演化数学模型,提出的设计高水位以上剩余滩肩宽度和平均水位以上填沙侵蚀量的方法,结合养滩工程剖面设计问题,构建了规范化的设计流程。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Numerical Study on Wave Dissipation Characteristics of Open Breakwater for Erosion Protection of Muddy Coasts
泥质海岸侵蚀防护开放式防波堤消波特性数值研究
  • DOI:
    10.2112/si99-031.1
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Coastal Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li Xueyan;Sun Jiawen;You Zaijin;Zhang Junbin;Wang Lixue;Zhang Zhichen;Li Qin;Xie Tian
  • 通讯作者:
    Xie Tian
Effect of the Coefficient on the Performance of A Two-Layer Boussinesq-Type Model
系数对两层 Boussinesq 型模型性能的影响
  • DOI:
    10.1007/s13344-021-0004-5
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    China Ocean Engineering
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Sun Jia-wen;Liu Zhong-bo;Wang Xing-gang;Fang Ke-zhao;Du Xin-yuan;Wang Ping
  • 通讯作者:
    Wang Ping
关于Boussinesq型水波方程理论和应用研究的综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    海洋学报(中文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙家文;房克照;刘忠波;范浩煦;孙昭晨;王平
  • 通讯作者:
    王平
基于XBeach模型的离岸堤群防护效果评价指标
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    海洋环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱磊;孙家文;王宏;房克照;张洪艳
  • 通讯作者:
    张洪艳
Development and validation of a two-layer Boussinesq model for simulating free surface waves generated by bottom motion
用于模拟底部运动产生的自由表面波的两层 Boussinesq 模型的开发和验证
  • DOI:
    10.1016/j.apor.2019.101977
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Applied Ocean Research
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Fang Kezhao;Liu Zhongbo;Sun Jiawen;Xie Zhihua;Zheng Zeyu
  • 通讯作者:
    Zheng Zeyu

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其他文献

基于二维浅水方程的滑坡体兴波数值模型
  • DOI:
    10.14042/j.cnki.32.1309.2017.01.011
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    水科学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    房克照;尹晶;孙家文;焦子峰
  • 通讯作者:
    焦子峰
聚焦波在岸礁断面上传播演化的物理模型实验研究
  • DOI:
    10.16076/j.cnki.cjhd.2021.04.008
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    水动力学研究与进展A辑
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范浩煦;房克照;孙家文;刘忠波;吴浩
  • 通讯作者:
    吴浩
一种兼具主、被动防御的WSNs安全通信策略
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    科学技术与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙家文;杨波;贾新春
  • 通讯作者:
    贾新春
一维全非线性Green-Naghdi水波方程数值模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    海洋工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    焦子峰;尹晶;房克照;孙家文
  • 通讯作者:
    孙家文
多孔介质中波浪传播的高阶Boussinesq方程
  • DOI:
    10.16233/j.cnki.issn1002-4972.2016.06.005
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    水运工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张浩强;刘忠波;尹晶;孙家文;房克照
  • 通讯作者:
    房克照

其他文献

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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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