黄河巴彦高勒蒸发实验站水面蒸发模型的建立

采用分段风速函数建立了黄河巴彦高勒蒸发实验站的道尔顿水面蒸发模型,计算结果表明:当风速小于3 m/s时,模型计算蒸发量与实测蒸发量相关关系很好,可基本消除水面蒸发经验公式在不同风速段出现不同系统性误差的现象;风速大于3 m/s时,模型计算结果不太理想。     

并线桥墩局部冲刷试验研究

针对并线桥墩在多沙河流上的局部冲刷问题,采用1:100正态模型水槽对桥梁平面正交在不同形状、上下游不同桥梁间距的桥墩布置进行了系列试验研究,对上下游桥墩在不同水流强度、不同桥梁间距条件下的局部冲刷过程进行系统观测和分析。结果表明,桥墩并线时,桥墩周围水流流态较为复杂,受上游墩阻水绕流影响,下游墩周围水流紊动强度减小,流速减弱。当上下游桥墩距离较近时,上下游桥墩局部冲刷坑深度均小于相应单独桥墩,下游桥墩冲深小于上游桥墩冲深,这种差异随桥梁间距的增大而逐步减弱。随着水流强度及桥墩尺度的增大,下游桥墩不受上游桥墩影响的距离相应增大,当流速为2 m/s、墩径为2~8 m时,其影响距离约为350~660 m。     

风在水库网箱养鱼水质影响中的数值模拟

根据天然水库的地形条件,结合某水库网箱养鱼带周围的水质监测,构建了有风条件下水库流场数值计算模型.在此基础上,对不同风速下该水库网箱带对周边水域水质浓度变化进行模拟.计算结果表明,同等条件下,自然风速小于7.5 m/s时,与无风时差异甚小;自然风速等于8.5 m/s时,粪大肠菌群、DO和BOD5有效横向衰减系数分别增大0.0016,0.0017和0.0032,影响范围分别扩大22.62%,19.50%和18.67%.进一步证实了风成流的形成对水库生态环境的影响.     

漂流河段水动力数值模拟研究

为了给水利枢纽下游河道整治规划提供技术支撑并提出漂流供水方案,采用二维全水动力模型,对水利枢纽下游河道整治前后不同泄水工况进行模拟。以三河口水利枢纽下游河道为例,河道两侧风景优美且暗礁险滩较少,河床高程为514~526 m,河床砂卵石层厚度5~10 m,为实施漂流项目提供了保证,结合上游水利枢纽调度运行情况,计算了各个泄水工况下不同断面的水力要素及相关统计信息,并根据计算结果提出河道整治及漂流供水方案。结果表明,该二维水动力模型能高效高精度对水利枢纽下游河道进行不同泄水工况下的模拟,为河道水上娱乐设施规划提供了有效的技术支撑,并从节约水资源及减少工程施工量的角度建议对河道进行6 m疏浚,在此工况下上游水利枢纽仅需泄水4 m3/s,此时河床断面最大水深最小值为0.50 m,断面水面最小宽度为4 m,断面最小流速为1.02 m/s。     

潮汐河网区闸泵联合调度引水冲污数值模拟

在建立西北江三角洲潮汐河网区水量水质数学模型基础上，以COD为水质模拟因子，模拟分析了枯水期沙口、石啃水闸泵站联合调度引水下佛山水道水环境效应。研究表明：(1)上游沙口泵站引水对河道上、下游水质均有一定改善效果；(2)中游石啃泵站引水能明显改善下游水质，但由于其引水对佛山涌涌口以上河段的水流造成明显的顶托作用，当沙口泵站引水量小于10m3/s时，随着石啃泵站引水量的增加，街边断面水质反而变差；(3)综合考虑各种引水方案下的水量水质模拟结果，要使达到较好的水环境效应，沙口泵站抽水流量应在30m3/s左右，而石啃泵站抽水流量应控制在20m3/s以下。本文研究为潮汐河网区引水冲污决策提供科学依据与理论支撑。     

运用神经网络理论研究钱塘江涌潮的影响因素

 在定性分析涌潮主要影响因素的基础上，借助BP神经网络建立了盐官站潮头高度的预测模型，经检验该模型具有较好的泛化能力。结合正交试验设计理论，定量地分析了各因素对涌潮的影响程度。研究结果表明：潮头高度与下游潮汐呈正相关关系，而与河道地形呈负相关关系，当径流流量小于7 000 m3/s时，潮头高度与上游径流也呈正相关关系，超过此范围，则呈负相关关系。     

东莞运河排涝对东莞水厂取水口水质影响模拟分析

采用EFDC模型建立东江东莞段二维水动力和氨氮输运模型,模型计算结果与实测数据及一维河网模型吻合,高、低水位与石龙站实测数据比较平均误差为0.13m和0.18m,与河网模型比较平均误差为0.03m和0.05 m,流速平均误差小于0.13 m/s,氨氮计算结果与实测值比较平均误差小于0.18 mg/L.模型计算分析了不同水文条件下运河排涝对东莞水厂取水口附近氨氮的影响,以及在取水口上游设置挡板对于排涝影响的改善.计算结果表明,未设置挡板时,中水位排涝流量大,取水口附近污染物浓度低,为4 mg/L;设置150 m挡板时,低水位排涝污染物受潮汐影响,氨氮浓度峰值下降至2.6～4.5 mg/L,设置挡板效果明显,中水位时设置挡板效果不明显.     

大樟溪入汇对乌龙江洪水水动力影响研究

为研究大樟溪入汇对乌龙江洪水水动力的影响,采用二维数学模型计算分析了不同洪水工况下乌龙江河道流量、水位及流速分布特征。结果表明:50 a、100 a、200 a一遇工况下,乌龙江流量分别减少125 m~3/s、167 m~3/s、190 m~3/s,相应分流比减少0.38%、0.47%、0.50%;乌龙江进口至峡兜河段洪水位壅高幅度分别为0.10～0.28 m、0.10～0.35 m、0.10～0.42 m,大樟溪入汇对入汇口上游乌龙江河道水位的影响更大;入汇口上游河段流速减小幅度基本在0.10 m/s以下,其中由支干流水流相冲引发的水体滞留区流速最大分别减小0.26 m/s、0.26 m/s、0.31 m/s,入汇口下游左侧主河槽部分流速增幅基本在0.10 m/s以上、右侧支汊除上段流速增幅达0.10 m/s以上以外其余区域流速增幅均小于0.10 m/s,入汇口下游近右岸侧回流区流速最大分别减小0.20 m/s、0.20 m/s、0.20 m/s,大樟溪入汇对入汇口下游乌龙江河道流速的影响更大。     

都安红渡作业区码头工程对河道防洪的影响分析

为分析都安红渡作业区码头工程建设后对其所在河段的行洪影响,本文建立了其所在河段的二维水流数值模型,对比分析不同工况下工程建设前后河道水文情势的变化情况。经计算,工程建成后,河道水位变化幅度在-0.077 m～0.049 m之间,水位受影响范围不超过码头上游1100 m至下游500 m;码头附近流速变化幅度在-0.84 m/s～0.24 m/s,在200 m左右的范围内其变化量即迅速消减至0.1 m/s以下。结果表明:红渡作业区码头的修建对其所在河段行洪和河势影响不大。为工程建设提供决策依据。     

洞内淹没射流及水平旋流梯级内消能的适用性研究

为了适应高水头泄洪消能的需要,提出了一种新型的泄洪内消能工,即洞内淹没射流与水平旋流梯级内消能工。以流量1 200 m3/s、最大总作用水头150m为标准进行了该消能工的体型设计,然后对设计的消能工进行了1∶60.25几何比尺下的水工模型试验。结果表明:下游出现与明渠相似的多种水跃流态,淹没射流孔口系数0.5~0.56,起旋器喉口流量系数0.32~0.35之间;旋流空腔直径先增大后迅速减小最后平稳,在旋流阻塞孔口处空腔直径又迅速增大最后稳定;下游水位H下小于2.0 D时,下游旋流洞段压强相对变化幅度较小,H下大于2.0D时,上下游水位对旋流洞压强影响较大;上游水位的变化不影响淹没射流速度相对变化,下游水位的变化,对水平旋流洞段影响较大;上游淹没射流消能、竖井消能、旋流洞消能与下游旋流阻塞扩散消能的消能率分别占总消能率的15%、10%、30%、10%,其中下游水平旋流洞段承担主要消能部分。     

泄洪洞洞顶余幅与补气洞通气平衡特性分析

为了系统分析泄洪洞通风补气系统特性,研究洞顶余幅与补气洞横截面积间的平衡关系,采用泄洪洞多洞供气理论分析模型,系统地讨论了泄洪水流拖气能力、洞顶余幅过气能力以及补气洞补气能力之间的平衡制约关系,绘制了洞顶余幅内的气压变化曲线及泄洪洞总通风量随洞顶余幅变化的曲线以及洞顶余幅与补气洞平衡优化关系曲线簇,总结了3个分区和2个极值点,阐明了洞顶余幅与补气洞的平衡特性。工程设计中,可绘制相应的平衡优化曲线簇,并在分区Ⅱ内进行设计,可保证通风特性优化的同时兼顾洞顶余幅和补气洞横截面积的经济性,实现洞顶余幅和补气洞联合优化设计。     

隧道风塔废气扩散的数值模拟研究

通过采用三维数值仿真与风洞试验相结合的方法,对上海市打浦路隧道待建新风塔排出废气在不同大气环境条件及风塔结构尺寸下的扩散规律进行研究.首先,建立了风塔周围大气湍流与废气扩散的模型,利用相似原理,对风塔模型进行了风洞试验验证,表明风洞实验结果与数值仿真结果吻合较好.然后,根据上海市的气象条件和特点,确定相应的大气环境气象参数,并对不同大气条件下,该风塔在两种设计高度下废气(CO和NO2)的扩散进行了模拟研究,给出了污染物在不同工况下的扩散衰减情况.模拟结果可作为风塔选型的参考.     

反射波法在隧洞衬砌空穴检测中的应用

简要介绍了反射波法在凤亭河水库放水隧洞工程中衬砌空穴检测的应用情况,并结合施工开挖资料对应用效果进行评价.     

明流泄洪隧洞中自掺气流浓度分布及其计算

通过对明渠和明流隧洞中自掺水流的对比试验，研究了明流隧洞中洞顶的存在对掺气浓度分布的影响，试验结果表明：洞顶的存在可导致洞顶附近掺气浓度分布随高度的增加而减小的情况，同时，在水点跃移区的中上部高含气段，掺气浓度亦有所减小，甚至全断面掺气浓度均低于99％，根据有无顶盖时水点通量守恒的条件，建立了一个计算明流泄洪隧洞中自掺气流掺气浓度分布的理论公式，并在适当的假设前提下，对公式作了简化并对洞高分别为9cm和10cm情况下，不同流量、不同余幅的掺气浓度进行了计算，计算结果与试验资料吻合较好。     

小断面长引水隧洞开挖爆破与供风设计

小断面隧洞由于洞径狭小,施工作业面不利于大型机械的布置.文章用工程实例介绍了选择合理的洞挖爆破方式、钻孔机械、布置合理的炮孔、起爆顺序、通风散烟.可以减少对隧洞围岩的干扰,确定合理的循环进尺,加快施工进度.     

明流泄洪隧洞中自掺气水流浓度分布及其计算

通过对明渠和明流隧洞中自掺气水流的对比试验，研究了明流隧洞中洞顶的存在对掺气浓度分布的影响。试验结果表明：洞顶的存在可导致洞顶附近掺气浓度分布随高度的增加而减小的情况，同时，在水点跃移区的中上部高含气段，掺气浓度亦有所减小，甚至全断面掺气浓度均低于99%.根据有无顶盖时水点通量守恒的条件，建立了一个计算明流泄洪隧洞中自掺气水流掺气浓度分布的理论公式，并在适当的假设前提下，对公式作了简化并对洞高分别为9cm和10cm情况下，不同流量、不同余幅的掺气浓度进行了计算，计算结果与试验资料吻合较好。     

长距离无压引水隧洞水气两相流数值模拟

采用计算流体力学软件STAR-CD的水气两相流耦合VOF法的三维标准k-ε紊流模型对长距离无压引水隧洞进行了模拟计算。计算中引入考虑糙率影响的壁面函数,并用PLIC方法对水气交界面进行了重构。通过与引额济乌一期工程尾部调节水库泄水洞模型试验结果的对比表明,计算结果与实测数据基本吻合,说明所采用的数学模型是可行的。应用此模型对新疆八十一大坂长距离无压引水隧洞水气两相流进行了模拟,结果表明长距离无压引水隧洞在隧洞进口处出现水流扰动区,在主支洞交汇处出现水流漩涡区,在隧洞出口处出现水流突变区,并分析了隧洞沿程过     

对白石水库水源保护的探讨

白石水库的功能是防洪、城市供水、灌溉兼发电养鱼。水库年净调节水量４．４７亿ｍ３，主要满足坝址下游的阜新市和锦州市的工业、城市生活及灌溉用水。通过对白石水库上游点、面污染源的分析和水库水质现状的评价，探讨了在建白石水库工程水源保护的对策     

泄洪洞反弧末端掺气减蚀研究

对高水头、大单宽流量、低佛氏数、小底坡长明流泄洪洞，在反弧段末端采用常规的掺气坎往往难以取得理想的掺气效果，同时，反弧段下游边墙易出现空蚀破坏。本文在大比尺模型试验的基础上，提出了竖向、纵向及横向三维均连续变化的新型掺气坎，并对比分析了掺气坎三维体型的变化对掺气特性的影响。试验表明，空间三维连续变动的V型坎能使挑射水流形成连续变化的空腔长度，较二维掺气坎在上述特点的泄洪洞中能形成稳定的空腔形态、减小空腔回水并提高挟气量。试验同时表明，泄洪洞反弧末端掺气坎后空腔段水流动水压强小、水流空化数低，容易出现空化；同时，反弧段下游水流表面自掺气尚不够充分，底部强迫掺气尚未充分扩散，致使反弧段下游附近边墙存在较大范围的掺气盲区，从而容易导致反弧段下游边墙的空蚀破坏。     

环境风作用下边界层内速度分布风洞试验研究

尖劈和粗糙元广泛地应用于风洞试验中的大气边界层模拟,虽可模拟不同地貌的平均剖面流速,但存在试验准备周期长、具体操作复杂等问题。为快速准确开展大气边界层平均剖面流速试验,本文在风洞底部铺设了粗糙度约为50μm木板用以模拟环境地面,采用皮托管测量空气全压和静压的方法,获得了空气流速在木板上方的分布,给出了木板上方边界层的轮廓线与风剖面指数。研究结果表明:风速在风洞测试段木地板上方边界层的分布呈幂函数分布,风剖面指数约为0.172～0.195,这与田野、乡村、丛林、平坦开阔地及低层建筑物稀少地区和树木及低层建筑物密集地区、中高层建筑物稀少地区、平缓的丘陵地的地貌指数接近,且当边界层顶部风速大于9.77 m/s时,指数有随风速的增大而减小的特点。