河口分層流擴散與混合對流動演化的耦合回響

《河口分層流擴散與混合對流動演化的耦合回響》是依託華南理工大學，由尹小玲擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：河口分層流擴散與混合對流動演化的耦合回響
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：尹小玲
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

在自然界的河口中，徑流淡水和海洋鹽水相遇交匯，密度分層現象十分普遍。由於密度變化而帶來的浮力影響和垂向混合不僅關係到物質輸運，還關係到水體內部動量和能量的交換以及紊動的變化，使得混合和分層與水動力交織在複雜的耦合關係中，成為影響水流內部流動以及水質、沉積乃至生態系統發展的重要因素，是河口環境研究中最為關注的內容之一。因此，本課題擬通過水槽實驗、野外觀測、理論分析和數值計算相結合的方法，研究河口分層流內部多尺度動力結構與擴散混合的相互作用和影響過程，探索河口條件下分層和混合與內部流動演化耦合作用的力學機制，揭示河口鹽水混合的內在普遍規律，並建立描述河口混合與流動演化之間耦合動力作用和相互力學關係的參數化方程，研究成果將拓展和深化河口內部水動力過程的科學認識，具有較高學術價值，可為河口環境分析和模擬計算提供科學理論依據和指導，未來具有廣闊的套用前景。

結題摘要

自然河口普遍存在的鹽淡水密度分層現象是影響水流內部流動以及水質、沉積乃至生態系統發展的重要因素，是河口環境研究中最為關注的內容之一。本項目從環境力學角度，著重河口水體密度變化帶來的浮力影響和垂向混合，結合混合和分層的時空狀態，探索這一複雜耦合關係過程中物質輸運、水體內部動量和能量的交換以及紊動摻混的變化。課題通過水槽機理實驗、野外現場觀測、理論分析和數值模擬等相結合的方法，研究了河口密度分層流多時空尺度動力結構與擴散混合的相互作用和影響過程，分析了徑流、潮汐共同作用主導河口鹽水狀態和運動的基本物理過程，明確了對一定幾何尺度的河口水流環境，兩者的相對大小決定半月周期非平衡態鹽水圍繞準平衡態上溯的內在普遍性規律，闡明河口條件下鹽水運動對外部驅動力及內部流動演化的力學回響機制在於密度分層、紊動混合和平流輸運等主要過程之間的時空耦合變化，具有顯著的空間分布性、時效性和非線性特徵，其對外部作用的回響隨驅動力之間對比程度不同而不同。研究成果拓展和深化了對河口複雜水動力過程的科學認識，具有較高學術價值，可為河口環境分析和模擬計算提供科學理論依據和參考指導，為未來套用研究奠定分析基礎。