河口细颗粒泥沙的湍流絮凝动力学机制
批准号:
42076173
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
任杰
依托单位:
学科分类:
河口海岸学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
任杰
中文摘要
河口悬浮细颗粒泥沙,极易絮凝形成粒径跨越几个数量级、形态各异的絮团或聚集体,它们可视为内含丰富水份与孔隙,由无机质和有机质等多种介质组成的微型生态系统。絮凝不仅仅是细颗粒泥沙研究无法回避的基本过程,而且其在元素与营养盐循环、污染物迁移扩散等过程中也至关重要,因此多年来一直成为泥沙运动基本理论的关键和颗粒聚集体多学科交叉研究的热点。尽管如此,目前关于湍流驱动的细颗粒泥沙絮凝动力学机制并不十分清楚。本项目通过设计研制絮团发育的实验控制系统,开展河口典型动力结构下絮凝与湍流的现场原位观测,建立基于群体平衡方程的絮凝动力学模型,围绕絮团的粒径分布及多峰结构变化,阐述絮团粒径分布的湍流动力指示意义,探讨影响絮团聚并、破碎的平衡过程与生消机制,揭示絮团与湍流的相互作用机制。项目成果可以丰富细颗粒泥沙研究的基本理论,为深化絮团微型生态系统的多学科交叉研究提供物理机理支撑。
英文摘要
Flocculation of fine-grained cohesive sediments in estuaries, a microecosystem composed of multi-source particles whose size distributions spanning widely and property diversity, has been the key in sediment movement theory and a hot topic in the interdisciplinary research over the years. Not only an unavoidable basic process in fine-grained sediments research it is, but also an important role in native element and nutrient circulation, pollutant migration and diffusion. The turbulence-induced flocculation dynamics mechanism is not clear up to now, although remarkable progresses have been made in exploration of its properties, influencing factors and simulation of population balance equation (PBE) over the last decades. This project is aimed to reveal interaction mechanism of flocculation and turbulence, which includes establishing the its kinetic model based on PBE, describing the significance of turbulence to multi-modality transformation and particle size distributions, and further discussing flocculation aggregation and break-up mechanism driven by internal source-sink and external dynamic process, with comprehensive and detailed self-design systems: one for in-lab controlling flocculation and another for in-situ field observation under typical estuarine dynamic structures. The results can enrich the fundamental theory of fine-grained cohesive sediments as well as provide the physical mechanism supports and methods to deepen the systematic multi-disciplinary study into flocculation microecosystem.
河口悬浮泥沙(这里指高岭石、蒙脱石之类的胶结矿物)常常是有机颗粒栖居或附着的优选场所。微生物产生的生物膜(即胞外聚合物EPS),粘附无机/有机颗粒,以及水体中的敏感阳离子以桥联形式共同参与的颗粒聚集或破碎过程,称之为有机颗粒絮凝。絮凝不仅仅是细颗粒泥沙研究无法回避的基本过程,而且其在元素与营养盐循环、污染物迁移扩散等过程中也至关重要,因此多年来一直成为泥沙运动基本理论的关键和颗粒聚集体多学科交叉研究的热点。尽管如此,目前关于端流驱动的细颗粒泥沙絮凝动力学机制并不十分清楚。本项目通过设计研制絮团发育的实验控制系统,开展河口典型动力结构下絮凝与端流的现场原位观测,建立基于群体平衡方程的絮凝动力学模型,围绕絮团的粒径分布及多峰结构变化,阐述絮团粒径分布的端流动力指示意义,探讨影响絮团聚并、破碎的平衡过程与生消机制,揭示絮团与端流的相互作用机制。项目取得了如下几方面的重要成果:(1)提出了絮团构建的河床蓬松层的临界侵蚀应力计算方法,并首次得到了珠江河口蓬松层临界侵蚀应力为0.06Pa,比过渡层或固结层小一个数量级;(2)河口原核微生物对粘土矿物絮凝的形成与发育具有重要的影响,主要体现在其产生的EPS,可突破无机颗粒絮凝尺度的限制(Kolmogorov尺度);(3)羽状流锋面强烈影响近底层环境因素的分布及细颗粒絮凝的发育;(4)潮汐河道流速加速度变化(即流体的惯性,产生的虚拟质量力)是影响细颗粒絮凝的重要因素。项目成果可以丰富细颗粒泥沙研究 的基本理论,为深化絮团微型生态系统的多学科交叉研究提供物理机 理支持。
光声成像对乳腺癌抗PD-L1免疫治疗效果的分子水平可视化评估
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批准号:2020A1515010426
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2020
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负责人:任杰
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依托单位:
AdS/CFT对偶中的数值广义相对论
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批准号:11905298
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2019
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负责人:任杰
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依托单位:
双基因mRNA修饰实现MSC对肝移植后免疫介导胆道损伤的靶向归巢及光声示踪
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批准号:81971632
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项目类别:面上项目
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资助金额:55.0万元
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批准年份:2019
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负责人:任杰
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依托单位:
河口盐跃层的泥沙捕集效应及动力学机制
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批准号:41476072
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项目类别:面上项目
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资助金额:106.0万元
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批准年份:2014
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负责人:任杰
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依托单位:
靶向微泡抑制炎症改善微环境对MSC治疗缺血性胆道病变的促进作用及其机制
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批准号:81371554
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2013
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负责人:任杰
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依托单位:
肝移植后缺血性胆道病变超声造影早期诊断的实验研究
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批准号:30901465
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2009
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负责人:任杰
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依托单位:
珠江河口双向射流动力沉积研究
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批准号:40406016
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2004
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负责人:任杰
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依托单位:
国内基金
海外基金