基于InfoWorks RS的鄱阳湖二维水动力学计算

为了给鄱阳湖综合规划提供科学依据,详细介绍了利用InfoWorks RS建立鄱阳湖二维水动力学模型的思路和步骤,并模拟了鄱阳湖湖区的水位变化全过程。模拟结果与实测资料对比表明,计算出的各站水位过程与实测水位变化过程基本吻合,模型具有较好的适用性。InfoWorks RS的运行结果效率系数分析表明,该软件的模拟效果令人满意。     

鄱阳湖水利枢纽调度对鄱阳湖水资源利用的影响

根据鄱阳湖水利枢纽项目建议书中的调度方案,构建了鄱阳湖二维水动力模型,并设置了20个工况进行了水动力情景模拟;同时,定量分析了鄱阳湖水利枢纽调度对水资源利用的影响。结果表明:调度初期,水利枢纽的影响范围最大;随着调度水位的降低,水位影响程度由北向南减小;干旱年、特大干旱年,取水口外水位可以基本满足取水的要求。研究成果可为鄱阳湖的综合治理提供科学依据。     

通南沿江扬泰片河网水文水动力模型开发研究

<正>采用理论研究与数学模拟的技术途径,在收集通南地区河道,水文气象、水利工程及控制调度、圩区、下垫面等大量资料的基础上,针对区域降雨、产流及河网汇流特征,构建了水文水动力耦合模型,对相关参数进行率定验证,达到了较好的模拟效果。研究采用GIS、遥感、数据库等新的技术方法和手段,构建了通南沿江地区包括水文模型、河网水动力模型     

基于HEC-RAS的渠道边坡滑塌水流响应模拟研究

跨区域供水工程渠道边坡滑塌灾害频发,研究滑塌后渠道断面形式及水流变化对提高灾害应急抢险效率和恢复工程安全供水具有重要意义。以北疆供水工程为例,基于HEC-RAS模型,构建了工程总干渠水动力模型,并对模型进行了参数率定及精度验证,模拟相关系数达到0.98以上,精度符合研究要求;在此基础上根据渠道边坡滑塌特征设置了四种滑塌形式,模拟分析滑塌后渠内水流变化。结果表明:渠道边坡滑塌发生后最大水位壅高位于滑塌断面上游;滑塌段上游水位响应迅速,在15 km的模拟段内,滑塌发生30 min至60 min后起始断面水位开始发生变化,上游沿程各断面水位在滑塌发生10 h后全部达到峰值;当滑塌形式相同时,渠道流量与滑塌影响距离成正比,与最大水位壅高值成反比;滑塌发生后不同时刻及不同断面的水位壅高速率呈规律性变化。据此可预测滑塌发生后上游某断面水位涨幅,或求证滑塌灾害发生的具体时间,为此类灾害的预防与应急抢险救援提供决策支持。     

盘锦双台子河汛期防洪水位的数值计算

利用实测水位、流量资料,基于丹麦Mike11系统模型建立了双台子河感潮段水动力模型.模型率定和验证结果表明,监测点张明甲站的模拟水位与实测水位结果吻合较好,所建模型能够反映河网水动力条件.考虑上游不同频率洪水位、下游高潮及区间强降雨遭遇的多种不同水力组合,分析干流及支流的最高防洪水位.同时,以建闸以来最大洪水为例,模拟了现状河道在此不利条件下的洪水位.分析表明,双台子河和绕阳河的现状河道的防洪能力较低,不能抵御高位洪水.     

增量式PID在鄱阳湖水工模型中的应用

鄱阳湖湖区水工模型,主要模拟鄱阳湖湖区、五河尾闾、湖口及部分长江河段(武穴到彭泽段),为实现鄱阳湖湖区水工模型试验要求,针对尾门模型水位控制特点,系统采用了增量式PID控制算法,有效地实现了水位的自动控制,在实际应用中取得了满意的效果。     

明渠流动条件下单圆墩阻水效应实验研究

该文利用明渠水流的水工模型实验手段探究单圆墩阻水效应空间分布规律及其阻水系数取值新方法。利用高精度超声水位测量系统,采集了墩柱附近特定影响区域内水位过程线,通过分析墩柱周围壅高幅值,验证了阻水效应特性与流态因子之间的新关系。定量分析了墩柱阻水效应的空间影响范围及水位变化的空间分布特征,推求墩柱阻水系数计算的新公式。研究结果可为大尺度河流水动力模拟中桥梁墩柱的概化提供一定参考依据。     

基于MIKE模型的赣江下游廿四联圩防洪保护区洪水分析计算

为开展赣江下游廿四联圩防洪保护区洪水分析计算研究,基于MIKE模型建立了赣江河网一维与保护区二维耦合的水动力数学模型。分别采用2010年5月1日至9月30日和2012年5月1日至9月30日期间的实测水位流量资料对一维水动力数学模型进行率定和验证,参考已有成果并结合保护区下垫面情况确定了二维水动力数学模型的糙率取值,模拟了廿四联圩遭遇赣江或鄱阳湖较大洪水致使堤防被动溃决情况下的溃口流量过程和堤内外水位过程、保护区内水深和流速时空分布等在内的水动力过程。模拟结果表明,模型较好地描述了廿四联圩所设溃口处流量随保护区内水位涨落的变化过程,以及保护区内洪水演进过程中的水深和流速在地形和隔堤等作用下的分布特性。     

鄱阳湖淹没范围、水深和库容的遥感研究

鄱阳湖湿地是国际重要湿地,也是长江的主要蓄洪区,研究鄱阳湖淹没范围、淹没水深和库容对长江流域水文和湿地保护都有重要意义。通过对13个时相的Landsat卫星遥感影像进行非监督分类提取湖泊水体淹没范围,叠加鄱阳湖区地形图,获取水体边界的水位,通过空间内插计算鄱阳湖水位空间分布,进一步计算水深空间分布和库容量,在此基础上,根据鄱阳湖都昌水文站观测水位,计算鄱阳湖水位-面积曲线和水位-库容曲线。结果表明:鄱阳湖水位存在高水位时空间一致性,低水位时水位存在较大的空间差异,湖泊水位差可达到5 m;水位-淹没面积曲线和水位-库容曲线分别可以由对数方程和二次曲线方程拟合。     

鄱阳湖水龄时空特征和影响因素分析

换水能力是表征湖泊水动力和污染物输移扩散的关键指标,鄱阳湖水文情势波动显著,换水能力时空特征和影响因素复杂。本文选取水龄描述鄱阳湖换水能力,建立鄱阳湖水龄模型,研究了鄱阳湖水龄的时空特征和影响因素,分析了水龄对鄱阳湖江湖关系演变的响应规律。结果表明:(1)鄱阳湖水龄具有显著的时空异质性。夏季和秋季水龄明显大于冬季和春季,碟形湖和湖湾区域水龄明显大于主河道和滩地。(2)湖口水位和流域入流是影响鄱阳湖水龄的主要因素。湖口水位对鄱阳湖水龄的影响大于流域入流;湖口水位越高则鄱阳湖水龄越大,流域入流与之相反;鄱阳湖水龄年内显著波动的主要原因是湖口水位的年内显著变化。(3)2003年后,随着江湖关系的演变,鄱阳湖水龄有所减小,其中秋季减小最为明显。研究成果能为鄱阳湖水资源保护提供科学支撑,也可为其他大型湖泊换水能力研究提供参考。     

拟建鄱阳湖水利枢纽工程对水龄的影响模拟分析

鄱阳湖水利枢纽工程的建设运行必然会改变鄱阳湖的水情。本文利用EFDC水龄模块模拟了鄱阳湖的水龄分布,并分析研究拟建的水利枢纽工程在丰、平、枯等典型年份对水龄的影响,结果表明:受"五河"来流流量以及长江顶托倒灌作用的影响,鄱阳湖水龄在赣江入湖三角洲和入江水道较小,平均水龄分别是16.6 d和23.2 d,而在东北湖湾较大,平均水龄为119.4 d;水利枢纽工程的建设会减小鄱阳湖枯水期的流速,从而增大水龄,主要影响区域是北部过江水道区域以及中心湖区西侧的赣江入湖三角洲区域,尤其是过江水道的东侧,水体有明显滞留;水利枢纽工程增加了整个湖体的水力更换时间,在枢纽调控方案的补偿调节期和低枯水期水力更换时间增加了20%左右。研究结果可为鄱阳湖水利枢纽工程的建设提供参考。     

鄱阳湖湿地典型植被对关键水文要素的响应规律研究

为了揭示鄱阳湖湿地植被对关键水文要素的响应规律,综合运用EFDC水动力学模型和高斯模型,建立了湿地植被分布面积对淹没水深、淹没时长和退水时间的响应关系,明确湿地植被对关键水文要素的生态需求。结果表明:鄱阳湖湿地典型植被对这3种关键水文要素的生态阈值点由小到大依次均表现为:芦苇苔草虉草蓼子草,从而形成了芦苇、苔草、虉草和蓼子草由高到低的空间分布格局;苔草的生态幅宽最大,表明其对生境的适宜范围最广、适应能力最强,从而使得其在鄱阳湖的分布范围最广。     

Numerical simulation of water quality in Yangtze Estuary

In order to monitor water quality in the Yangtze Estuary, water samples were collected and field observation of current and velocity stratification was carried out using a shipboard acoustic Doppler current profiler (ADCP). Results of two representative variables, the temporal and spatial variation of new point source sewage discharge as manifested by chemical oxygen demand (COD) and the initial water quality distribution as manifested by dissolved oxygen (DO), were obtained by application of the Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC) with solutions for hydrodynamics during tides. The numerical results were compared with field data, and the field data provided verification of numerical application: this numerical model is an effective tool for water quality simulation. For point source discharge, COD concentration was simulated with an initial value in the river of zero. The simulated increments and distribution of COD in the water show acceptable agreement with field data. The concentration of DO is much higher in the North Branch than in the South Branch due to consumption of oxygen in the South Branch resulting from discharge of sewage from Shanghai. The DO concentration is greater in the surface layer than in the bottom layer. The DO concentration is low in areas with a depth of less than 20 m, and high in areas between the 20-m and 30-m isobaths. It is concluded that the numerical model is valuable in simulation of water quality in the case of specific point source pollutant discharge. The EFDC model is also of satisfactory accuracy in water quality simulation of the Yangtze Estuary.     

基于EFDC的咸潮上溯对闽江下游水源地的影响

为保障咸潮上溯情况下闽江下游水源地供水安全,建立基于EFDC的二维水环境数学模型,利用2013年12月同步监测资料进行参数率定,模拟不同流量条件下咸潮上溯的距离以及对水源地的影响。结果表明:咸潮上溯距离与下泄流量成负相关关系;咸潮上溯距离的增加将延长下游水源地的不宜取水时间。为减缓咸潮上溯对闽江下游水源地的影响,建议优化水口水库调度方式,加大下泄流量。     

基于有限体积法的鄱阳湖水沙交换数值模拟

为了研究通江湖泊与外部江河的水沙交换过程,运用基于有限体积法的二维非稳态水流和泥沙耦合数学模型,对平水年水文条件下鄱阳湖的水沙交换过程进行了数值模拟。结果表明:鄱阳湖与上游五河、下游长江的水沙交换在时间上分布不均,主要集中在3~8月。计算得出2010年上游五河入鄱阳湖水量和泥沙量、鄱阳湖入下游长江水量和泥沙量以及全年长江倒灌入湖水量和沙量。倒灌入湖水沙量分别占出湖水量和沙量的4.88%和12.35%。研究成果为鄱阳湖水环境保护工作提供了重要参考。     

珠湖蓄滞洪区运用对鄱阳湖湿地公园项目的影响

鄱阳湖湿地公园旅游开发项目与珠湖蓄滞洪区有部分重叠。利用Infoworks软件,构建了珠湖蓄滞洪区二维水动力学模型,用于对珠湖蓄滞洪区分洪和1998年鄱阳湖水位两种工况下的鄱阳湖湿地公园旅游开发项目的水深、流速、洪水到达时间以及淹没历时等要素进行模拟。模拟结果表明:珠湖实施分洪时,其水源湿地保护保育区的大部分建设项目面临着被洪水淹没的风险,而且淹没水深均较大。模拟研究成果可为鄱阳湖国家湿地公园开发建设项目的选址以及对洪水损失的预估提供技术支撑。     

南水北调工程对衡水湖水环境的影响预测

利用2003年衡水湖水体溶解氧和氨氮浓度的实测数据对环境流体动力学模型EFDC的计算结果进行的验证结果表明,EFDC模型可以应用于衡水湖的水环境模拟。该模型预测南水北调工程对衡水湖水环境影响的结果表明,水温受水深、大气温度和调水温度的影响,而溶解氧浓度主要受水温影响;调水期不同的调水方式对湖内的污染物浓度变化有一定影响,调水结束后扩散作用使湖内的污染物浓度趋于一致。为了能够容纳南水北调来水,增容势在必行。建议将衡水湖挖深,这样既可扩充湖的容量,也可将污染物含量高的底泥挖除,使水质不易变坏。     

大型浅水湖泊水动力特性数值分析

准确模拟太湖水流动态变化特性及水动力特征对模拟、预测污染物迁移转化规律以及理解水流运动与污染物相互作用机制具有重要的实用价值。以环境流体力学(EFDC)模型为基础,收集2009年-2010年水文、气象数据及湖区地形数据,并考虑引江济太工程对湖区的影响,建立符合太湖湖区水流特性的水动力模型。模型模拟结果表明最大风向、最大风速的组合方式模拟出来的流场情况最接近真实湖体流场,引江济太工程对湖流的影响微小,模型的水动力模拟效果良好。     

鄱阳湖区植被覆盖度的遥感估算

植被覆盖度是一个十分重要的生态学参数,对于全球环境变化和监测研究具有重要意义.为了有效地从遥感资料中提取植被覆盖度,在像元二分模型两个重要参数推导的基础上,对已有模型进行了改进,建立了用归一化植被指数(NDVI)估算植被覆盖度的模型.运用该模型对鄱阳湖区2003年的植被覆盖度进行了估算,通过鄱阳湖部分地区的实地考察,对2003年的植被覆盖度估算结果进行了验证.结果表明使用这种改进模型进行植被覆盖度遥感监测是有效可行的.     

宽浅型水库水体更新时间数值模拟研究

水体中污染物的迁移、扩散与水体更新时间密切相关。基于EFDC建立了宽浅型水库水动力三维数学模型,并用水库实测资料对模型精确性进行了验证。首先利用验证后的数学模型模拟了宽浅型水库365d流速场和水体更新时间,得到了其水动力特性;然后模拟了无风工况下的水体更新时间,通过对比得到了风对宽浅型水库水体更新时间的影响。研究成果可为宽浅型水库的生态调度提供理论依据。