东山湾水动力数值模拟及其纳潮量和水交换周期计算

东山湾属于半封闭性海湾,水文特性具有一定的代表性。在总结水体交换能力计算方法的基础上,采用对流扩散的水交换模式,建立平面二维数学模型,利用大潮、小潮实测潮位和潮流资料对模型进行了流场的验证,计算了纳潮量,半交换期以及交换率的平面分布。计算得出,大潮和小潮时,纳潮量为9.44×10~8 m~3和5.36×10~8 m~3,半交换期为8.13 d和13.0 d以及交换率的平面分布。整个海湾交换率的平面分布表明:湾口水交换能力最强,湾中部水交换能力良好,而湾顶水交换能力较弱。对东山湾开发利用的过程中,应结合海湾的纳潮量、半交换期以及交换率的分布,合理布置排污口,充分利用海洋自净能力。     

基于FVCOM模型的海州湾纳潮量和水交换能力研究

基于非结构化网格FVCOM海洋数值模式,开边界以8大主要分潮调和常数作为驱动,建立了海州湾三维水动力数值模型。利用潮位潮流资料对流场进行了验证,计算了海州湾纳潮量。在水动力模型基础上耦合对流扩散模型,分别对海州湾的欧拉余流场、保守物质浓度分布特征、半交换周期以及滞留时间空间分布特征进行了研究。结果表明:海州湾整体欧拉余流较弱,表现为沿岸大、湾内小,并且存在余流涡旋。在大、中和小潮时期,纳潮量分别为3.8×10~9 m~3、3.0×10~9 m~3、1.9×10~9 m~3;整体半交换周期为72 d,离湾口越近,水交换能力越强。相同距离下,岚山区水交换能力最强,连云区次之,赣榆区最差。在对海州湾开发利用过程中,应结合纳潮量、半交换周期以及滞留时间分布,合理排污,充分利用海洋的自净能力。     

基于水动力数值模拟的罗源湾水体交换周期及纳潮量计算EI北大核心CSCD

为了分析罗源湾水动力特性及流场情况,建立了基于Mike21的罗源湾水动力数学模型,经率定得到模型湾内海域Smagorinsky系数为0.28,糙率为0.024~0.035,风拖曳系数为0.0010~0.0015。利用该模型模拟计算了罗源湾水体交换周期及纳潮量,结果表明:涨落潮时,罗源湾流速在0.20~1.56 m/s,湾口及可门水道水动力条件好,北岸及西北角水动力条件较差,北岸受湾外海域潮波影响程度低于南岸;罗源湾水体半交换周期约为15 d,15 d、30 d、45 d和60 d后罗源湾水体平均交换率分别为48.5%、69.3%、78.8%和85.5%;秋季时罗源湾平均纳潮量为5.73亿m^(3),大潮纳潮量为7.07亿m^(3),小潮纳潮量为4.40亿m^(3)。建议在罗源湾入海污染源通量管控过程中,综合考虑海域自身水动力条件,合理控制罗源湾西北角入海污染物排放量。     

多年围填海工程对湛江湾水动力环境的影响

湛江湾为一半封闭海湾,从2003年开始湛江湾进行了多次围垦造地工程,水域面积已减小3.2%,围填海工程必将造成湛江湾水动力环境的变化。采用平面二维水质数学模型,在对潮位、潮流实测数据验证的基础上,对湛江湾不同年份围填海工程实施后的潮流动力变化进行模拟,对比了湾内流态分布和特征点流速变化,计算了海湾纳潮量的变化,分析了围填海对于湾内水交换能力的整体及局部影响。模拟结果表明,围填海工程对湾内流场的影响仅限工程附近水域,对湛江湾主航道流速影响较小;纳潮量随湾内水域面积的减小而减小,2015年湛江湾纳潮量与2003年相比总体减小3.4％。对于深水区围填尤其是伸入到主流区的围填海工程,由其引起的水动力环境改变和纳潮量变化都比较大,应引起足够重视;湛江湾多年围填海对于工程附近局部水域的水交换能力的影响显著,其中宝满港区由于位于深水区且伸入到主流区,导致水交换率变幅较大,在远期岸线规划应结合污染物治理方案进行。     

乐清湾海洋环境季节特征及水交换过程研究

基于4个航次的实测资料,分析乐清湾的温(度)盐(度)、潮汐、潮流和余流等海洋环境季节分布特征,并采用环境流体动力学模型研究乐清湾的水交换过程,提出一个计算海湾水体平均置换率的简单公式,以直观描述湾内水体与湾外水体交换的过程特征。结果表明,乐清湾的水交换能力与湾内温(度)盐(度)水平及断面分布特征一致,从口门到湾顶,水交换能力差别较大,连屿至打水山断面以南的水体基本1个月可完全交换,连屿至打水山断面以北的水体2个月仍然无法交换到湾口水平。     

开采条件下阜阳市深层孔隙水资源分析

阜阳市由于大量集中开采深层孔隙水导致了区域内地下水位不断下降,从而引发了一系列的环境地质问题,如地下水降落漏斗、地面沉降等。为了更合理地利用深层孔隙水以及开展地面沉降防治方面的工作,根据阜阳市1989~2008年20 a均衡期内的地下水开采量以及地面沉降的统计数据,利用水量均衡法对开采条件下深层孔隙水的水资源量进行了计算。计算结果表明:在20 a的均衡期内,开采的深层孔隙水为7.5×10~8m~3,黏性土压密释水量(Q_压)为3.88×10~8m~3,其占比为51.73%,可以看出这是产生地面沉降的直接原因;越流量(Q_越)为3.18×10~8m~3,其占比为42.40%;弹性释水量(Q_弹)为0.44×10~8m~3,占比为5.87%。与多年开采总量8.78×10~8m~3相比,差值为1.28×10~8m~3,误差为14.58%(其误差应为侧向补给量所导致)。根据计算结果,提出了应制定控制地面沉降等地质环境方面问题的管控措施,合理激发浅层地下水对深层地下水的越流补给;同时应增加越流量在地下水开采资源量中的所占份额。     

甬江洪枯季水沙特性分析

基于2010年7月(洪季)及2011年1月(枯季)甬江水文、泥沙观测资料,从潮位特征、涨落潮历时、流速、潮量、含沙量分布和输沙能力等方面分析甬江洪枯季水沙特性.分析表明:(1)甬江洪季最高潮位、最低潮位、平均潮位和最大潮差略大于枯季.(2)洪季大潮的平均涨潮历时比枯季长,平均落潮历时比枯季短,小潮时则相反.(3)甬江洪枯季断面垂线平均流速表现为大潮大于小潮,落潮大于涨潮,流速沿程增加,进潮量与涨潮差线性相关;(4)断面垂线平均含沙量呈现枯季大于洪季、大潮大于小潮的特征,且含沙量的垂线分布为Ⅱ型;引入背景含沙量,建立了洪、枯季的水流输沙能力公式.     

基于改进多目标粒子群算法的南水北调东线江苏段工程联合优化调度研究

针对南水北调东线江苏段工程优化调度问题,构建协调系统缺水量和抽江水量两目标的联合优化调度模型,研发基于改进多目标粒子群算法的模型求解方法,建立组合赋权-TOPISIS方法进行多属性决策方法,形成基于"两线-三湖-四水源-六区间"的水资源调配空间格局,提出以大型泵站工程为核心的骨干枢纽联合调度方案。在50%、75%和95%来水条件下,经优化调度后受水区缺水量与常规调度相比分别降低了10.2×10~8m~3、16.4×10~8m~3、7.1×10~8m~3,系统抽江水量分别减少了17.4×10~8m~3、14.8×10~8m~3和12.2×10~8m~3。该方案可有效提高供水保障水平,充分发挥三大湖泊的调蓄能力,降低系统运行成本,具有显著的社会、经济等综合效益。     

基于水动力学数学模型的海湾填海岸线选择

海湾填海岸线的选择往往因顾及围垦面积、防洪、港口与航道以及生态诸方面对水动力学条件的不同要求而变得非常复杂。本文利用水动力学数学模型，以深圳湾为例研究了五种填海方案下的纳潮量、流场、潮位等海湾水动力条件的变化，讨论了流速、潮位变化对防洪、港口航道和红树林自然保护区的影响。在此基础上比较了岸线方案， 指出了在考虑不同水评价指标时对应填海方案的优劣。分析表明，方案优劣次序因满足的对象不同而有所差异；为了最大程度地满足诸对象的要求，需要通过综合比较，给出能够协调多种目标要求的优化岸线。     

和田河干流河道径流损失与植被生态需水关系研究

和田河干流植被生态需水量是多少?河道渗漏水量能否满足两岸植被的生态需水?为了回答这两个事关和田河中下游河道整治必要性的基础问题,本研究定量分离河道损耗水量,探究河道渗漏水量与天然植被生态需水之间的定量响应关系,结果表明:(1)多年平均来水条件下,和田河干流河损量约为6.46×10~8m~3,其中,蒸发量与渗漏量分别为3.5×10~8和2.65×10~8m~3,各占河损量的58.88%和41.12%;(2)和田河干流天然植被的生态需水量1.37×10~8m~3,河道渗漏水量可以满足植被生态水量需求。因此,本研究认为开展河道整治,不仅不会影响干流植被生态需水,还可以减少水面蒸发,提高和田河输水能力,更有利于开展生态水量调度,保护和恢复干流天然植被。     

甬江及河口附近海域枯季水沙特性分析

基于2016年1月甬江及河口附近海域水文、泥沙观测资料,从水动力条件和泥沙环境两方面分析该水域枯季水沙特性。分析表明:①甬江最高潮位沿程变化不大,最低潮位沿程下降,最大潮差沿程增大;甬江河口附近海域的最高潮位、最大潮差和平均潮位都呈西北高于东南的特点。②甬江流速从上游至下游逐渐增加,河口附近海域流速总体上呈北强南弱的平面分布特点。③甬江从上游至下游含沙量先增后减,大潮含沙量大于小潮。河口附近海域西北侧含沙量大于东南侧,大潮含沙量大于小潮。输沙量和含沙量的规律较为一致。④甬江在同一个涨落潮周期内,含沙量存在两个峰值,分别出现在涨急、落急之后1~2 h。河口附近海域与河道内不同,含沙量存在单峰和双峰两种情况。     

中国灰水足迹时空格局演变及其脱钩关系研究

基于灰水足迹理论和方法,计算1998-2016年中国31个省区灰水足迹,对其时空分布特征及重心变化趋势进行分析,并利用脱钩模型进一步研究中国经济发展和灰水足迹的脱钩关系。结果表明:①中国灰水足迹整体呈下降趋势,由1998年的4 055. 99×10~8m~3下降至2016年3 361. 57×10~8m~3,东中部地区的灰水足迹高于西部地区的灰水足迹;②中国灰水足迹重心均位于河南省境内,并主要呈"东北-西南"向的移动趋势;③1998-2016年,中国大部分省区的经济发展与灰水足迹呈强脱钩关系,由1998年的35. 5%上升至2016年的87. 1%。通过中国灰水足迹时空格局分析,为日后制定差别化的区域水污染治理对策提供参考。     

南阳市水环境现状及保护对策

1南阳市水环境特征1．1水资源总量南阳市水资源,主要包括地表水资源和地下水资源二部分。地表水资源的多年平均总量为100．07×10~8m~3,扣除丹江、老灌河汇入丹江水库的18．01×10~8m~3和重复计算量,该市实际有水资源量多年平均为70．35×10~8m~3,人均790m~3。只占全国人均量的32．9％,属缺水地区。如何保护和利用有限的水资源,使其发挥最大的社会经济效益,已成为全社会关注的一个课题。     

大凌河中下游河道生态需水量计算分析

文章以大凌河中下游为例,结合其生态环境问题以及水资源开发利用现状,采用河道输沙、自净、渗漏、蒸发需水量和基础流量等参数构建生态需水量计算模型。然后以水文站为断点将大凌河中下游分为5段,利用生态需水量模型依次估算各河段不同水文率年的生态需水量,并结合各参数间的关系界定了总生态需水量。研究表明:大凌河中下游95%、70%、50%、20%水文频率年的生态需水量依次为1.4239×10~8m~3、1.8540×10~8m~3、2.5061×10~8m~3、4.0837×10~8m~3,占代表年径流量比例依次为87.12%、60.04%、60.26%、56.41%,占多年平均流量比例依次为18.91%、28.25%、45.20%、72.61%;为实现大凌河水资源的合理利用和可持续管理,必须采取行之有效的调控措施,分河段分时段的整治流域生态环境问题。     

海湾潮流运动的三维数值模拟研究

针对平面二维数学模型在预测分层流等方面的不足,考虑到海湾岸线和海底地形的复杂性,采用非结构网格上的有限体积法建立了海湾潮流运动的三维数学模型。模型垂向采用σ坐标,动量方程求解考虑地球自转科氏力。数学模型求解采用显式差分技术,采用CFL数作为迭代计算的收敛控制条件。以深圳大鹏湾为例,采用三维数学模型计算了典型大潮、小潮条件下的水动力场。对不同潮型下的潮流流速、流向进行了验证,对湾内的潮流流场进行了分析。结果表明:三维数值计算结果和实测数据符合较好,证实了三维数学模型的可靠性。     

水溪沟水库大坝的设计优化

正1工程概况水溪沟水库位于吉木萨尔县境内水溪沟河出山口附近,是一座以农牧业灌溉、工业供水、防洪等综合用途的水库工程。水库校核洪水位996.04 m,总库容738.52×10~4m~3,设计洪水位995.12 m,相应库容为701.77×10~4m~3,正常蓄水位993.67 m,相应库容645.15×10~4m~3;死水位965.75 m,死库容70.0×     

基于解析法的傍河水源地井群供水能力研究

文章以黑龙江省哈尔滨市朱顺屯附近的一个傍河试验场地为例,在查明研究区地质条件和水文地质条件的基础上,开展野外场地监测和傍河井群供水能力研究。得出:经计算,在考虑傍河条件时,井河距离a=20m、40m、60m时由近及远的三口开采井的单井最大抽水流量分别为3.3×10~4m~3/d(J1)、2.9×10~4m~3/d(J2)、2.7×10~4m~3/d(J3).并建立井群供水计算公式。     

长江口南槽河道水沙特性及河床沙再悬浮研究

为研究河口地区泥沙在陆海动力共同作用下的再悬浮过程和机制,基于长江口南槽河道连续8 d的水文泥沙同步观测数据,对拦门沙河道潮流速、悬沙浓度、悬沙粒径随时间变化和河床沉积物再悬浮进行了分析研究。结果表明:涨、落潮的水动力和历时存在不对称性;水体悬沙浓度随小潮到大潮的变化而逐渐增加;水体悬沙粒径也随小潮至大潮的变化而不断粗化,但细砂含量略有增加,致使细砂类出现再悬浮现象;一个潮周期内,出现3次悬沙浓度峰值;水体悬沙浓度以及悬沙粒径的变化与流速及底床切应力都有着显著相关性。     

基于干旱河道生态修复的岳城水库生态调度

根据干旱风沙河道生态修复目标,结合水库的防洪、兴利、生态调度,建立了多目标水库生态调度模型,研究漳河岳城水库的生态调度。结果表明:枯水年岳城水库向下游河道生态供水0.277×10~8m~3,平水年岳城水库向下游河道生态供水0.327×10~8m~3,丰水年可以满足下游生态需水量2.66×10~8m~3。     

河道生态基流保障引起的农业损失量计算

为了科学协调水资源短缺地区农业用水与生态基流的矛盾问题,推动生态基流保障工作开展,从优先保障生态基流后农业受到影响的角度出发,确定了不同保障水平下的农业损失量。以渭河干流宝鸡段为例,定量计算了生态基流调控值在5～10 m~3/s之间时宝鸡峡灌区的农业产值损失与产量损失,并分析了生态基流保障前后保障率变化情况。结果表明:生态基流调控值在5～10 m~3/s之间时,平水年农业产值损失在1. 04×10~8～2. 54×10~8元之间,枯水年农业产值损失在2. 99×10~8～4. 06×10~8元之间,特枯年农业产值损失在4. 78×10~8～6. 61×10~8元之间。减少农业灌溉引水后,河道生态基流保障率明显提高。