2026年1月11日，51风流 联合浙江海洋大学在海洋学国际期刊《Journal of Marine Science and Engineering》上发表重力流与底流交互作用领域学术论文《Channel Confinement Drives Unidirectional Migration: Coupling of Flow Structure and Sedimentary Evolution in Combined Turbidity–Bottom Current Flows》。论文第一作者为51风流 2022级本科生张仁骞同学，通讯作者为李祥权副教授。

在全球大陆边缘，底流（沿岸流）和重力流（垂岸流）交互作用广泛发育，并影响了沉积物从源到汇的输运过程。近年来，重力流—底流交互作用对沉积物侧向堆积和水道迁移方向的影响日益收到关注。目前，关于水道迁移方向的认识尚存争议，主要存在向底流上游迁移与向底流下游迁移两种不同观点。受限于现代沉积环境中单向迁移水道直接观测的难度，其沉积水动力学过程及流体机制尚不明确，严重制约了对其交互作用沉积样式的解析。

针对上述问题，研究基于对前人地震资料的分析和数值模拟手段，构建了一系列具有不同宽深比的水道模型，依托Fluent数值模拟平台，采用基于有限体积法的欧拉多相流模型，求解海水—沉积物颗粒的质量与动量守恒方程，系统分析重力流—底流交互背景下流体—沉积耦合行为。通过比较不同宽深比条件下水道内的流体结构特征，从流体动力学角度深入探讨重力流与底流共同控制下不同限制性水道的迁移机制。

研究结果表明，水道限制性的变化调控着重力流与底流交互作用强度，进而改变水道内流速分布和二次流环流结构，最终影响近床底沉积物的动力学响应。随着宽深比增加，交互作用增强，水道内二次流位置由顺底流一侧移至逆底流一侧，相应地，近床底沉积物的优势输运方向亦由向底流上游偏移转变为向底流下游偏移。①对于极强限制性水道：底流影响主要位于水道上方，重力流则基本限制在水道内部，两者交互作用极弱。水道内流体行为与无底流时的重力流类似，受湍流各向异性主导的二次流控制，因此水道基本不发生侧向迁移。②对于中等限制性水道：此类水道具有较小宽深比，但底流已能对重力流产生显著影响。交互作用下在水道下游形成由底流重力流剪切压力差驱动的二次环流，将下游近床底沉积物输运至上游堆积，促使水道整体向下游迁移。③对于较弱限制性水道：宽深比较大，重力流底流交互作用较强。底流翻越水道壁后直接下沉，将沉积物输移至下游堆积，而上游形成的二次环流极弱。该机制导致水道倾向于向上游迁移。

不同水道限制性对水道迁移模式的影响

本研究为理解单向迁移水道演化提供了新的理论视角，一定程度上解决了重力流与底流交互作用下不同水道迁移方向的争议，对深入认识重力流与底流交互作用过程及深海沉积地貌演化机制具有重要意义。

截止目前，张仁骞同学以第一作者公开发表中文学术论文1篇（T4），英文学术论文1篇（T2）。

论文信息：Zhang, R.; Tian, D.; Li, X.; Aziz, T.; Wu, J.; Jiang, T.; Lu, G.; Xie, X. Channel Confinement Drives Unidirectional Migration: Coupling of Flow Structure and Sedimentary Evolution in Combined Turbidity–Bottom Current Flows. J. Mar. Sci. Eng. 2026, 14, 152. //doi.org/10.3390/jmse14020152

论文其他主要图件：

图1. (A)模型示意图。(B)数值模拟中的网格截面。(C)模型中应用的水道截面。(D)与 Miramontes 等人（2020）的水槽实验模型验证。(E)网格无关性分析。（B、C）的截面位置均标注于(A)中。

图2. (A) Froude数与 (B) 湍流剪切速度沿水道横截面的分布，其中0 m代表通道中心

图3. 不同宽深比下的重力流方向流速

图4. (A)上游、(B)中游及(C)下游处沿水道轴线的重力流方向流速分布。由于模拟案例具有不同的水道深度，故对深度进行归一化处理，以便在不同宽深比条件下进行跨案例比较

图5. 不同宽深比下的底流方向速度。红色箭头标示二次流的位置与方向

图6. 沿水道轴线的(A)上游、(B)中游及(C)下游位置的底流方向速度。图中虚线表示水道顶部边界，其下方区域即为水道内部。

图7. 随宽深比从5增至40时，各模型中细粒物质平面浓度（体积百分比）的分布图。

图8. 细粒物质的横截面浓度

图9. (A) 流体平均溢流密度随宽深比增大而增加。（B–D）水道内流体密度的横向分布，分别对应深度的1.5倍、1倍和0.5倍高度。宽深比较大的水道表现出更高的溢流高度。(E) 不同宽深比下水道两侧流体密度对比。随着宽深比增大，近床层密度分布从左侧较高（红线）向右侧偏移至较高（蓝线）。