A Numerical Modeling Framework for Flocculation and Cohesive Sediment Transport in the Wave Bottom Boundary Layer

絮凝作用 沉淀 泥沙输移 沉积物 岩土工程 湍流 地质学 人口 沉积作用 机械 边界层 环境科学 土壤科学 剪切(地质) 剪应力 腐蚀 剪切速率 边值问题 剪切速度 边界(拓扑) 泥沙控制 数值模拟 临界切应力 水柱
作者
Jorge A. Penaloza-Giraldo,Liangyi Yue,Tian-Jian Hsu,Bernhard Vowinckel,Andrew Manning,Eckart Meiburg
出处
期刊:Journal Of Geophysical Research: Oceans [Wiley]
卷期号:130 (11)
标识
DOI:10.1029/2025jc022373
摘要

Abstract Flocculation, a critical process in coastal and estuarine systems, plays a significant role in sediment transport, nutrient cycling, and ecological health. This study develops a cohesive sediment transport modeling framework tailored to the wave bottom boundary layer under dilute and equilibrium conditions, explicitly incorporating flocculation effects via a Population Balance Equation (PBE). Using Direct Numerical Simulation, six baseline cases, each with a distinct sediment concentration profile resulting from a constant settling velocity and critical erosion shear stress, are generated to drive the PBE flocculation model for given floc yield strength and stickiness. Results reveal that flocculation significantly influences sediment concentration profiles promoting three distinct stages, well‐mixed, transition to lutocline, and well‐developed lutocline. At low concentrations with well‐mixed profiles, cohesive floc properties are less significant, and turbulence is a main flocculation driver. In contrast, as concentration increases, cohesive floc properties become crucial, facilitating lutocline formation. The analysis also highlights limitations of depth‐averaged settling velocity as a parameterization. It is suitable for well‐mixed and transitional profiles but fails in well‐developed lutoclines, where empirical formulations that explicitly incorporate turbulent shear rate and sediment concentration better capture variability. This study underscores the necessity of incorporating flocculation effects into sediment transport models to enhance predictions of sediment dynamics in wave bottom boundary layers.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
德鲁大叔完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
李绍进完成签到,获得积分20
2秒前
Joshua发布了新的文献求助10
3秒前
str123456完成签到,获得积分10
4秒前
6秒前
Exiler完成签到,获得积分10
6秒前
炳楷完成签到,获得积分10
7秒前
123发布了新的文献求助10
7秒前
9秒前
李佳欣完成签到,获得积分10
9秒前
vinci完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
10秒前
孟湘琴完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
12秒前
12秒前
cfplhys完成签到,获得积分10
13秒前
Checksing发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
13秒前
wanci应助zj3tears采纳,获得10
13秒前
LZ哲学家发布了新的文献求助10
13秒前
池新辰发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
15秒前
橙橙星星发布了新的文献求助10
15秒前
糖糖唐完成签到,获得积分10
16秒前
Yyyang完成签到,获得积分10
16秒前
小鱼小鱼快快游完成签到,获得积分10
16秒前
鲨鱼辣椒吼吼哈完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
漫若浮光发布了新的文献求助10
17秒前
在水一方应助odell采纳,获得10
17秒前
18秒前
墨哲发布了新的文献求助100
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
On the Angular Distribution in Nuclear Reactions and Coincidence Measurements 1000
Vertébrés continentaux du Crétacé supérieur de Provence (Sud-Est de la France) 600
A complete Carnosaur Skeleton From Zigong, Sichuan- Yangchuanosaurus Hepingensis 四川自贡一完整肉食龙化石-和平永川龙 600
Le transsexualisme : étude nosographique et médico-légale (en PDF) 500
Elle ou lui ? Histoire des transsexuels en France 500
FUNDAMENTAL STUDY OF ADAPTIVE CONTROL SYSTEMS 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5312151
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4455906
关于积分的说明 13864872
捐赠科研通 4344329
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2385806
邀请新用户注册赠送积分活动 1380201
关于科研通互助平台的介绍 1348522