宋家湾水库水环境影响分析

以宋家湾水库为例,利用一维水质完全混合模型、水温预测经验公式、库区两岸浸没范围计算方程预测了水库建设对水质、水温及库区两岸地下水位的影响。结果表明:丰水年、平水年、枯水年水库年平均下泄流量16.35、6.68、2.83 m~3/s时,下游河段污染物经水体自净作用均满足水功能区水质标准限值要求;随水深增大库区水温逐渐降低,水温垂向分层强弱差异较大;2-4月份库区水温温差较大,库底水温8.28℃为全年最低水温,与库区表层平均水温相差4.42℃;10月份库底水温与表层平均水温温差较小,库区水温基本稳定,呈水体同温;预测得知水库修建30 a后库区两岸浸润长度为15.27 km,库岸地下水位升高0.0~0.43m,对地下水影响较小。由此可为宋家湾水库水环境影响防治措施的提出及水库合理运行调度提供科学依据。     

水库水温计算的有限元解法

用基于加权余量法的有限单元法对一维水库水温模型的控制方程进行离散，并且将形函数作为权函数，得到计算水库水温的伽辽金有限元方程。根据工程实践，库底边界条件可取为绝热边界条件。考虑到水面掺混作用，水面边界满足太阳辐射和水面蒸发等条件。通过对龙滩工程水库水温的计算结果表明，用有限元法计算水库水温有较高的精度和可靠性。     

分层型水库垂向水温分布模型解析解研究

分层型水库垂向水温计算常采用垂向水温分布模型的数值解法或经验公式法,数值解法计算工作量较大,经验公式法简便但不能随便移植使用。在Huber和Harleman建立的垂向一维水库水温模型的基础上,简化模型结构和部分参数,推导出垂向一维水库水温分布模型解析解,并用二滩水库的实测水温资料验证了解析解,得到了较好的效果。提出的垂向一维水库水温分布模型解析解法可用于深水型水库垂向水温分布预测。     

二龙滩水库工程的修建对当地灌溉水温的影响

本文分析了二龙滩水库水温结构,采用水库垂向水温计算经验公式对水库水温进行了预测,结合水库高程~面积、库容、平均水深分析了预测结果,并绘制了垂向水温分布图。最后结合主要农作物生育期温度指标,对灌溉用水抽取、输送过程中水温对农作物的影响进行了预测和分析。     

一种常用水库水温计算经验公式的改进研究

东勘院法是在总结新安江、新丰江等水库水温分布规律基础上,经统计分析得出的常用于计算水库垂向月均水温的经验公式。该方法用于计算其他区域不同类型水库水温时,存在一定的偏差:一是1~3月垂向水温存在不合理的温跃层;二是对于水深大于40 m的水库,总是出现一个滞温层,温跃层和滞温层的交界面基本分布在水深40 m左右。为减小计算偏差,本研究通过分析东勘院法主要参数n、x取值对计算结果的影响,对参数n、x的取值进行了优化改进。通过国内多个水库水温资料验证,表明:改进后的东勘院法可明显提高水温预测精度。     

百色水利枢纽水库水温结构分析

对百色水库水体水温结构类型进行了判断 ,用类比法和经验公式法对百色水库水体水温结构和下泄水温进行了预测 ,计算了百色水库下泄低温水体的沿程变化。     

城区雨水渗透设施计算新方法

针对常用的城区雨水渗透设施计算方法———图解法和经验公式法的不足 ,提出了简易可行的最大值法 ,并通过实例对三种计算方法做了具体说明和比较。图解法、最大值法的计算结果与经验公式法的计算结果有差异 ,但经验公式法的安全性较差 ;最大值法与图解法安全性相同 ,但最大值法因省略了一系列计算和制图环节而使得计算简单。推荐使用最大值法     

水库水温结构及其对库区水质影响研究

大型水库的建设在发挥巨大作用的同时,也带来了一些环境问题,引起人们广泛的关注,水温分层问题便是其中之一。针对水库水温分层问题,介绍了水库不同水温结构的类型及特点,总结了水库水温预测的最常用的方法:包括经验法和数学模型法,并分析了两种方法的适用条件及计算精度;探讨了水库蓄水后库区水动力特性的改变以及分层结构对库区水质的影响。研究结果表明:水库蓄水后,库区纵向流速分布自库尾至坝前段逐渐减小,水温分层会导致其它水质参数如溶解氧(DO)、pH值、化学需氧量(COD)等的分层,为水库的水温计算和库区生态环境影响评价提供依据。     

黄河上游河道一维河道水温模型和经验公式法对比

为对比不同方法在黄河上游水温模拟中的适用性,分别用一维河道水温模型和经验公式法(四次多项式、三次多项式和幂函数)对兰州以上的黄河上游干支流共8个主要水文站日平均水温和月平均水温进行模拟,并采用平均绝对误差、均方根误差和纳什系数对模拟的精度进行检验。结果表明:四次多项式在黄河干流(除黄河沿站)日平均水温模拟中精度最高,幂函数在支流湟水的日平均水温模拟中精度最高;四次多项式适合黄河干流水文站的月平均水温模拟,幂函数更适合于支流湟水的月平均水温模拟;经验公式法在黄河干流日平均水温模拟中精度高于一维河道水温模型,更适合黄河上游干流段的日平均水温模拟。     

感潮河段桥梁壅水计算方法比较及敏感性分析

为体现HEC-RAS模型中感潮河段上桥梁壅水变化,建立了一维非恒定流数学模型,计算了2002年3月长江苏通大桥的壅水情况。并进一步介绍和比较了铁路工程水文勘测设计规范公式以及HEC-RAS内设的能量法、动量法、Yarnell法计算公式,对公式计算结果与HEC-RAS相关经验系数等设置进行了探讨。最后将各公式应用于3月份的苏通大桥壅水计算,结果发现:HEC-RAS的能量法和Yarnell法较符合规范法,适用于计算感潮河段的非溢流桥梁壅水;而动量法则与实际数值偏差较大,不适合该地区应用。同时比较了HEC-RAS的3种方法对扩缩系数、经验系数以及无效区域的敏感性,结果表明:扩缩系数对能量法影响最大,Yarnell法依赖于经验系数,动量法与无效区域有关,但其具体设置需要更详细的资料进行研究。研究成果可为非恒定流桥梁壅水数值模拟方法提供一些参考。     

比辐射率对遥感反演滇池流域地表温度的影响

为了探究地表比辐射率(以下简称“比辐射率”)对遥感反演地表温度的影响。利用Landsat5 TM6波段数据,以滇池流域为研究区域,通过NDVI阈值法和经验公式模型法求算比辐射率,应用普适性单通道算法反演得到滇池流域地表温度,结合滇池流域地面温度实测数据,分析不同比辐射率求算方法对反演地表温度的影响。结果表明: NDVI阈值法求算出的比辐射率和经验公式模型法求算出的比辐射率与MODIS比辐射率产品均显著相关;通过经验公式求算的比辐射率反演得到的城镇地区地表温度,超出观测温度4～5 ℃,不能精确地反映地表温度,而通过NDVI阈值法求算的比辐射率反演得到的地表温度更接近于地表实测温度,更能正确反映不同地表覆盖下的温度;由2种比辐射率反演得到的地表温度与实测温度差异较小,在精度控制范围之内。因此,对于滇池流域这种地表覆盖比较好的区域,用NDVI阈值法求算出的比辐射率来反演地表温度更为合适。     

热带地区水库水温分层特性研究

为探讨热带地区水库水温分层特征,采用垂向一维水温数学模型对海南省南渡江干流某拟建大型水库开展了水库垂向热分层结构和下泄水温过程研究,并探讨了叠梁门分层取水措施对低温水的改善效果。研究结果表明:①受水库湖泊特性和气候特征影响,海南热带地区水库水温总体也呈现随季节变化的分层结构,在冬季水温趋于同温,夏季水温分层逐渐加强且显著,年内垂向最大温差可达11.8℃,由于海南主汛期为9～10月,汛后水库蓄热能力明显减弱。②水库下泄水温呈现低温水明显、高温水较弱的规律,最大降幅9.7℃,最大升幅仅为1.0℃。③叠梁门分层取水措施的运用,加强了水库垂向分层状态,对低温水的改善效果显著,最大低温水影响降低为2.3℃。     

水资源承载力研究方法总结与再思考

回顾梳理了我国水资源承载力研究的发展历程,将其分成"概念提出、初步研究、逐步完善、艰难发展、开创新时代"5个阶段;在对研究方法对比分析的基础上,把水资源承载力计算方法分为经验公式法、综合评价法、系统分析法3大类,并重点介绍了基于模拟和优化的控制目标反推模型(COIM)方法及应用情况。认为未来几年水资源承载力研究的重点包括:在水资源承载力计算方法选择上,全国层面宜采用经验公式法,更详细的研究宜采用系统分析法;在研究方向上,应构建水资源承载力计算模型和预警系统平台;应着重开展变化环境下水资源动态承载力研究;应与现代治水成果、与寻找"和谐平衡"结合。     

河道糙率和桥墩壅水对宽浅河道行洪能力影响的研究

为研究宽浅型河道糙率和桥墩壅水对行洪能力的影响,本研究采用了物理模型试验、数值模拟和经验公式方法分别模拟其水力特性并进行比较分析。通过物理模型试验给出了河道糙率的模拟方法,分别采用4种材料模拟河道护坡:无植被、稀疏植被、稀疏植被中间种植灌木和密集植被。其中,糙率最大的密集植被和糙率最小的无植被护坡条件下各断面水位差均值为0.03 m。结果表明:对于宽浅河道,护坡糙率较大范围的变化对河道行洪能力影响不显著。复杂边界条件和水力条件下桥墩壅水模拟结果表明:二维数学模型比经验公式和一维数学模型能较真实地反映河道边界条件、桥梁长度、桥墩形状对桥墩壅水高度的影响,模拟结果同物理模型试验值较为接近。本研究为宽浅河道安全行洪中糙率评估和桥墩壅水计算提供可靠的参数和依据。     

均质土坝漫顶溃坝过程数学模型研究及应用

国内外大量模型试验表明,"陡坎"式冲蚀是均质土坝漫顶溃决的重要机理。近年来,各国学者开发了一系列的考虑"陡坎"式冲蚀的溃坝过程数学模型,但模型均采用了"陡坎"出现在下游坡脚的假设。通过大比尺均质土坝漫顶溃决模型试验发现,对于坝高较大的均质土坝,"陡坎"出现的位置与漫顶水头和下游坝坡坡比存在内在联系,且"陡坎"的移动速率与坝料的物理力学指标相关,因此初始冲坑的位置和"陡坎"移动参数的选取对于溃坝过程模拟结果的合理性具有重要意义。本文借鉴国内外的漫顶溃坝过程数学模型,提出一个可考虑均质土坝漫顶溃决过程中"陡坎"移动的数学模型。该模型通过漫顶水流特征和坝体形状参数确定下游坡初始冲坑的位置,采用能量分析方法模拟"陡坎"移动,并通过室内与现场模型试验提出可考虑坝料黏粒含量、含水率、干密度等指标的"陡坎"移动参数;利用基于水流剪应力原理的冲蚀速率公式模拟溃口纵向下切与横向扩展;采用宽顶堰流量公式计算溃口流量,通过极限平衡法分析溃坝过程中溃口边坡的稳定性,采用迭代的数值计算方法模拟整个溃坝过程。选择国内外典型的大比尺均质土坝漫顶溃坝试验和有实测资料的溃坝案例对模型进行验证,并研究了是否考虑"陡坎"冲蚀对溃坝模拟结果的影响;通过模型计算分析可以得出,本文提出的数学模型可合理模拟均质土坝的漫顶溃坝过程。     

拒马河悬浮沉积物对重金属的吸附—解吸研究

研究了拒马河重金属在底质、悬浮物及水体中的分布特性和迁移转化规律 ,经试验得出悬浮物对重金属的吸附与解吸模型。拒马河沉积物对重金属的吸附符合弗兰德利希等温式 ,依据其数学模型计算出吸附与解吸系数 K1 、K2 。探讨了温度、初始浓度、吸附剂浓度对吸附、解吸系数的影响 ,建立起 K值的经验公式 ,将计算值与实验值对照 ,可得到满意的结果     

渠道输水损失计算的回归分析方法研究

目前在计算输水渠道的渗漏量时,一般均采用传统的考斯加可夫公式,但其也存在明显的不足:忽略了运行年限对渠道渗水的影响,且相关公式参数取值与我国实际不符。针对上述问题,提出了一种数学回归分析法,介绍了相关测流方法、测流条件、测流点布置方案以及实测资料的收集分析。典型灌区实例验证表明,采用回归分析法对传统经验公式进行改进,可得到精度较高的计算结果。     

干旱程度度量方法研究

以宏观的方法分析干旱现象,论述了干旱概念的相对性定义,提出了度量干旱程度的水量供需平衡指数,阐述了构建水量供需平衡指数依据的原理,描述了水量供需平衡指数的构建方法及公式.区域水量供需平衡指数的数学模型及算法程序已在重庆市做过验证.水量供需平衡指数全面反映了干旱状态的基本特征,完整可靠.采用此指数作为干旱程度的度量指标,简单易行,对于指导全国抗旱工作有多方面的意义.     

基于动态规划法的多泥沙水源泵站优化调度研究

对多泥沙水源泵站的优化调度,主要以清水条件下算出的泵站稳态数据为基础,在一定的含沙率和下游所需流量下,运用泥沙公式求出泥沙水源条件下各种组合的水泵工作点;然后采用动态规划法,以抽取单位水量的耗能量最小作为目标函数,确定约束条件和递推方程,接着对模型求解,找出最优的开机组合。以某取水泵站为例进行了相关计算,计算结果表明:采用动态规划法,并运用相关的公式求出工作点;利用计算机语言,可以快速并准确地在满足条件下所有的水泵开机组合型式中寻找出最优的开机组合,以减少泵站的损耗,提高泵站的运行效率。借助于工程实例,对于含沙水流下泵站工作参数的推导、动态规划数学模型的建立以及调度目标函数的确定等过程进行了较为详细的介绍。