感潮河段温度与盐度场三维数值模拟研究

感潮河段受到密度流的影响,而水体密度不仅受盐度影响而且还受温度影响,为了做好感潮河段的盐水入侵及温排水扩散情况预测,该文建立了一个采用正交曲线坐标系、能同时考虑温度与盐度场以及密度流影响的三维水流与水质数学模型。用该模型模拟了天然感潮河段的盐水入侵与温度变化情况,并与实测结果进行了比较分析,结果表明水温与盐度沿水深方向分层分布,且越往上游上下层温差与盐度差越小,该计算结果与实测值吻合良好。     

三峡水库运行以来入海径流与盐水入侵响应研究

为研究三峡水库运行以来盐水入侵对长江河口的影响,采用自行编译完成的Delft3D 4.01.01版本源代码,建立了大通到长江口外的二维水流盐度数学模型,综合分析入海径流量与盐水入侵的响应机制。研究表明Ddlft3D 4.01.01源代码能很好地模拟计算长江口水动力盐度分布,验证误差仅有10%~15%。从计算结果可以看出,盐水入侵情况与径流量关系明显,当大通站径流量为5 000 m~3/s时,长江口南支与北支均发生盐水入侵。随着径流量增大,淡水区域面积由南支右岸向下游进一步扩大。当径流量超过30 000 m~3/s时,南支基本不存在盐水入侵情况,可以保证水库正常取水安全。当存在风力作用时,盐水入侵明显,盐水浓度达到3.5 ppt以上,而无风情况下,盐水入侵趋势减弱,长江口南支河段区域的盐度一般满足灌溉水的标准(2.2‰)。     

长江口水源地取水口盐度对径潮动力的响应

上海市饮用水的80%来自长江口三大水源地——陈行水库、青草沙水库和东风西沙水库。枯季盐水入侵一直是长江口水源地安全面临的最大威胁。作为河口区域的主要动力, 有必要进一步研究径流和潮汐对长江口水源地盐水入侵的影响。通过建立长江口平面二维潮流盐度数学模型, 对长江口盐水入侵进行模拟, 分析了水源地取水口盐度过程与潮位过程的关系, 探讨了北支盐水倒灌对水源地的影响。研究结果表明:三大水源地因位置不同, 盐度过程线特征也不相同。水源地取水口盐度过程线与潮位过程线的关系可作为受北支倒灌盐水和正面入侵盐水影响程度的重要依据。北支盐水倒灌发生时, 东风西沙水库、陈行水库、青草沙水库水源地分别在大潮、中潮及小潮时受倒灌盐水影响最为严重。随着径流增大, 水源地受盐水入侵影响的时间会提前, 但是盐度则随径流的增大而减弱。     

非恒定水域盐水入侵特性试验研究

通过10组试验研究了非恒定水域盐水入侵特性与上游淡水来流、水深、潮差、下游盐度等参数之间的关系。结果表明:①表层和底层的盐度几乎不受涨落潮的影响,表层盐度一直较低,底层盐度一直较高;中间层的盐度具有周期性,且一般在涨憩时刻附近取得最大值,落憩时刻附近取得最小值。②下游盐度、水深以及潮差越大,上游来流越小,盐水入侵强度越大。垂向平均盐度值在纵向上从下游向上游递减。总体来讲,下游纵向盐度梯度比上游的大,且纵向盐度梯度在中游附近达到最大。③上、中、下游断面盐度垂向分布明显不同,下游表层盐度梯度较大,且下游盐度、潮差、上游来流、水深越大,下游表层垂向盐度梯度越大。总体来说,表层垂向盐度梯度从下游向上游递减,而底层垂向盐度梯度从下游向上游递增。④从下游至上游,表层盐度值基本没有变化,底层盐度减小但减小速率较慢,中间层盐度值减小速率较快。     

三峡与南水北调工程对长江口水源地的影响

利用Delft3D-Flow建立了长江口二维潮流和盐度数学模型,并利用现场实测的水流、盐度数据对模型进行率定验证,较好地模拟了长江口盐水入侵的周期性变化规律.在此基础上,分别将枯水期三峡工程和南水北调工程各调水方案与外海的典型潮波进行组合模拟多种水文条件下的盐度场,并对宝钢水库、陈行水库以及在建的青草沙水库的取水口盐度进行了分析.结果表明:南水北调东线工程的预期最大调水量为1000 m3/s的调水方案将加剧长江口的盐水入侵,水库取水口附近的盐度变大;三峡工程枯水期下泄流量增加,有利于缓解长江口水源地的盐水入侵.     

强潮河口上游建库引水对下游河床冲淤及盐度影响的研究

强潮河口上游建库引水使河流人海水量及流量过程发生变化，将对下游河口段河床的冲淤及盐度产生影响，从而引起水环境及泥沙问题。为预测建库引水对下游河床及盐度产生的影响，并以浙江省飞云江河口上游建库为例，建立了飞云江河口一维动床及盐度输移数学模型，在对实测水文泥沙及盐度资料验证的基础上，定量地研究了飞云江河口上游建库及引水对飞云江河口河床冲淤及咸水入侵的影响。     

长江口水流盐度数值模拟

利用长江口平面二维水流盐度数学模型，模拟计算了4种水文组合条件下径流和潮流对盐水入侵的影响．探讨了长江口拦门沙地区盐度随水流的扩散输移规律．利用长江口北槽三维水流盐度数学模型分析了盐度梯度引起的斜压项对水流的影响，以及航道增深对盐水入侵的影响．     

海水经船闸入侵淡水运河的三维数值模拟

为研究船闸运行过程中盐分的输运规律及其对淡水水域的盐度影响,建立了三维k-ε两相混合流数值模型,模型控制方程组采用有限体积法进行离散,流速与压力耦合采用SIMPLEC算法,时间项采用一阶隐式格式,流项采用二阶迎风格式,计算区域采用六面体网格划分。采用某船闸的海水入侵原型试验成果对数值模型进行了验证,闸室内盐度的模拟值与实测值吻合较好。海水入侵淡水水域模拟结果表明:上游航道盐度分布可分为异重流段、过渡段和扩散段,各段盐分输运速度依次减小;各断面的盐度呈周期性变化,在船闸运行一段时间后逐步趋于动态平衡;一个循环内的盐分入侵量在船闸运行初期较大,随着运行时间的增加逐渐减小,并趋于恒定值。研究结果可为船闸的设计与运行调度提供科学依据。     

闽江下游感潮河段水污染特性分析

该文在对闽江下游南北港及河口段进行水文水质调查基础上,分析了入河污染物量、河口潮汐、上游径流大小对闽江下游感潮河段水质的影响,总结了闽江下游感潮河段水污染特性,并据此提出了保护闽江下游水质的建议,供参考。     

长江口强盐水入侵后期盐度分布规律分析

2014年2月长江河口发生强盐水入侵事件,本文利用该盐水入侵后期的观测资料分析了盐度的空间分布和时间变化。结果表明,严重盐水入侵事件后期南支中下段、整个北港、南港盐度均严重超过饮用水标准,且出现垂向分层现象,只有南支上段出现淡水。盐度沿横向断面的分布,除了南支中段断面因前期北港严重正面入侵导致盐水通过新桥通道上溯而表现为盐度值南高北低外,其它所有断面都在涨潮流科氏力右偏的作用下表现为北侧盐度大于南侧。在南槽横断面,强烈的盐水楔产生向陆的斜压压强梯度力,出现表层落潮、底层涨潮的现象。     

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。     

Influences of coastal underground reservoir construction and utilization on saltwater and freshwater transport law in aquifersEI北大核心CSCD

In order to reveal the impact of underground reservoir construction and extraction methods on the saltwater and freshwater transport law in coastal aquifers, a 300m × 900m × 30m conceptual numerical model was established. The variable density current simulation method of unconfined aquifer was used to analyze the saltwater and freshwater transport law in coastal aquifer under different extraction scenarios before and after the construction of underground dam. The results show that the construction of underground dam can significantly reduce the scope and degree of seawater intrusion. Groundwater extraction can accelerate the intrusion and diffusion of residual saltwater in underground reservoirs within a certain time range. The coefficient of saltwater intrusion is exponentially related to extraction scale and the distance between extraction wells and underground dams. Reasonable layout of the location and scale of extraction wells can effectively reduce the negative impact of groundwater extraction on water salinity in the reservoir area. © 2023, Editorial Board of Water Resources Protection. All rights reserved.     

陆源淡水流量对海岸水库海水入侵的影响

采用平板水槽系统开展了室内物理模型试验,探究了陆源地下水流量与入库地表水流量对海岸水库海水入侵的影响。结果表明:海岸水库的下盐水楔入侵长度与陆源淡水流量呈对数下降关系,随着陆源淡水流量的增大,下盐水楔入侵长度减小趋势减弱;与陆源地下水相比,入库地表水对海岸水库海水入侵的抑制作用更显著;随着陆源淡水流量增大,海岸水库库底盐分减少,上盐水楔比下盐水楔先减小、消失;通过减少地下水的开采和采取调水入库的手段可以抑制海岸水库海水入侵,缓解水库水体的咸化。     

分布式水文模型EasyDHM在北江流域的应用

为了解决珠江流域咸潮上溯问题,需要在枯水期对流域水库群进行压咸调度。合理调度的前提是准确掌握流域的来水情况,以便在满足发电需要的基础上兼顾生态需要,特别是在枯水期。飞来峡水库是北江流域的重要水库,位于珠江流域下游,在流域抑咸调度中起到关键的作用。为了对飞来峡水库来水过程进行水文模拟分析,以分布式水文模型EasyDHM为基础,利用DEM、实测河网、土壤、土地利用及水文气象数据,构建了北江流域分布式水文模型。通过模型的参数率定以及验证发现,模型精度较高,可以很好的应用于流域水情形势分析;对飞来峡水库旬入库过程统计发现,枯水期来水量最小值出现在12月上中旬,这对于确定流域抑咸统一调度的最佳时期也有着重要的意义。     

Critical discharge at Datong for controlling operation of South-to-North Water Transfer Project in dry seasons

Previous research shows that there is a strong correlation between saltwater intrusion in the Yangtze Estuary and discharge at Datong. In the near future, the discharge of the Yangtze River during dry seasons will decrease due to the construction and operation of large water diversion projects, including the South-to-North Water Transfer Project, which will further exacerbate saltwater intrusion in the estuary. In this paper, a nested 1D river network model and a 2D saltwater numerical model are used to associate saltwater intrusion in the Yangtze Estuary with different values of discharge at Datong. It is concluded that 13 000 m3/s is the critical discharge at Datong for preventing saltwater intrusion and controlling the volume of water transferred by the South-to-North Water Transfer Project. Furthermore, based on the analysis of river discharge from Datong to Xuliujing and in consideration of the influence of all of the water diversion projects, operation schemes are proposed for the Eastern Route of the South-to-North Water Transfer Project for different hydrological years.     

钱塘江河口抗咸流量预报模式及其检验

钱塘江河口咸水入侵的影响因素有径流、潮汐、江道地形、取水量等,其中径流和潮汐的相互作用是取水口盐度是否超标的决定因素。基于咸水入侵的主要影响因素,分析抗咸流量预报的关键点,建立了取水口盐度超标时间与径流、潮差的定量响应关系,构建了抗咸流量预报模式,给出了模式中各参数的计算方法。将该预报模式应用于钱塘江河口2012—2014年的最小抗咸流量模拟预报,经实践检验,按照预报值调度下泄流量,可满足杭州市抗咸要求。抗咸实践表明,不仅大潮期需保证足够的抗咸流量,中、小潮期泄放流量也不得小于预报流量。     

海水入侵模拟理论与方法研究进展

对海水入侵模拟研究涉及的海水入侵监测指标、数学模型及数值方法、临海边界处理和海水入侵防治对策研究等方面做了全面总结,并指出海水入侵数值模拟研究进一步发展的方向和研究中亟待解决的问题。认为变密度过渡带模型将是海水入侵研究的主流模型,而自适应欧拉拉格朗日方法是求解此类模型最有效的数值方法。另外,指出硼同位素特别适合于水文地质条件复杂的滨海含水层海水入侵的监测。     

钱塘江河口盐水入侵影响因素及数值预报

为预报钱塘江河口取水口水体氯度,应用基于Godunov格式的有限体积法建立了考虑涌潮作用的二维氯度预报数值模型,采用实测资料并结合数值模型计算成果,分析了径流、潮汐及涌潮、江道地形等主要因素对钱塘江河口盐水入侵的影响。研究结果表明,江道地形是通过改变潮汐大小间接影响盐水入侵的,江道容积越大,潮差和进潮量越大,导致盐水入侵越严重;涌潮促使盐水入侵加剧,涌潮前后氯度存在突变。模型在钱塘江河口氯度预报中的应用结果表明,模型计算结果与实测值基本吻合,模型具有较大的预报应用价值。