盛行风控制下的青海湖水动力特征

综合运用青海湖水深、地形和湖区多年水文、气象数据资料,借助数值模拟技术,对青海湖水动力特征、影响因素和多年演变特征进行了分析。结果表明:青海湖水动力特征主要表现为三个大的顺时针旋回(布哈河入湖口南、北两侧和东南湖湾)和河流入湖口、铁布卡湾、哈达湾及沙岛附近等区域的一些次级旋回;近岸浅水区域水动力特征比湖中心复杂,水动力强度更大;常年盛行西北风为控制水动力特征的最主要因素,入湖河流在一定程度上影响了湖泊水动力特征,边界形态、水深、地形等影响局部区域水动力状态。近年来,随着气候持续干旱,入湖河流数量减少和流量减小、河流改道,青海湖近岸局部区域水动力特征发生了一定的变化。     

水动力作用下太湖底泥的再悬浮通量

对太湖梅梁湾水体开展了两次野外实验,利用沉积物捕获器收集沉积物,研究了太湖悬浮物的沉降特征,计算了悬浮物的沉降通量和再悬浮通量,并建立了其与风速的关系。结果表明：太湖无机颗粒沉降是悬浮物沉降的主要形式。太湖平均风速在8m/s以内时,总悬浮物、有机物颗粒和无机物颗粒的沉降通量和再悬浮通量均呈现随风速增大而增大的特性,风速大小直接影响悬浮物在垂向的分布及垂向的沉降通量分布,并且相关性较好。该结论说明Gansith公式法适合于计算太湖再悬浮通量。     

定常风场下的太湖风生流水动力特征研究

太湖的主要流动类型为风生流,本文采用数学模型模拟了四种定常风场作用下的太湖风生流水动力特征,总结了风向对太湖风生流分布的影响。研究结果指出：东南风与西北风作用下太湖主湖区存在西部环流、中部环流和北部环流三个大尺度环流,北风与南风作用下太湖主湖区仅存在西部环流和中部环流两个大尺度环流。东南风和西北风作用下,太湖北部竺山湾东北部、梅梁湾东南部和西北部及贡湖湾东北部存在大尺度环流。东风与南风作用下,竺山湾西部、梅梁湾东南部和中部南北两岸及贡湖湾东部存在大尺度环流。定常东南风作用下,太湖表面流向与风向相同,底层流向与风向相反,流向拐点一般出现在相对水深hc=0.8处。     

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。     

三维水动力学方程模拟太湖风生流

运用垂直方向分 3层、时步为 1 2 0s、水平网格距离为 1km的三维水动力模型 ,计算了 8种风向下的风生流。选取典型风向比较分析不同风向下的太湖风生流的结构特征 ,得出结论 :湖区风场决定太湖风生流流型及方向 ,且对峙方位风场形成的风生流流向几乎相反 ,与现有成果的结论基本一致     

太湖风生流特征的数值模拟研究

该文基于对太湖地形和水动力特征的分析,建立了沿垂向平均的太湖二维浅水动力学模型,给出了模型参数和模型的数值求解方法.通过对太湖风生流的模拟,分析了太湖风生环流的基本形态特征,并得到了实测流场的良好验证.进一步对盛行风场下的太湖流场和水动力特征进行数值研究表明,太湖风生流的形成主要由风场、湖泊边界及湖底地形决定;得到了不同湖区的流动规律和水动力特征,并揭示了不同湖区流动差异的形成原因.     

定常风作用下太湖波浪场数值模拟

太湖的水环境治理一直是我国水污染防治领域里的重要课题,湖泊的波浪条件影响湖区富营养化过程,因此掌握太湖波浪条件对治理太湖水环境十分重要。应用ＭＩＫＥ21ＳＷ模型对不同风向、不同风速条件下太湖波浪场进行数值模拟,并选取不同位置的采样点,根据规范公式计算各采样点在相同风况下的波浪要素,将规范公式计算的波浪要素和模型计算结果进行比较,结果表明ＭＩＫＥ21ＳＷ模型可以很好的模拟太湖在定常风作用下波浪的生长和传播,可以将ＳＷ模型应用于湖泊波浪数值模拟。     

盐沼植被作用下的辽河口三维水动力数值模拟

辽河口潮滩湿地生长大量盐沼植被,这些水生植物对该区域水动力变化和泥沙冲淤有较大影响。为量化潮滩盐沼植被对水动力的影响程度,该文基于Delft3D-Flow水动力模型,在考虑径流与潮汐相互作用的条件下,对辽河口湿地海域的水动力特征进行了研究。基于辽河口的Landsat TM多源遥感数据,结合遥感技术提取和解译辽河口潮滩盐沼植被(盐地碱蓬和芦苇)的空间分布,并将其结果耦合到水动力模型中的植被模块。研究结果表明：(1)Delft3D-Flow中的植被模块能够精准地处理水流-植物相互作用;(2)在辽河口潮滩湿地的水动力模拟中,采用三层嵌套方法,在保证河口潮滩处水动力模拟精度的同时,可以大幅度提高计算效率;(3)盐沼植被对河口潮汐涨落过程影响较小,但对水流流速影响较大,其中芦苇对流速衰减较盐地碱蓬更大。在潮滩区域,盐沼植被对该区域的流速与流场结构影响明显。该研究结果为掌握盐沼植被的护岸功能提供了理论指导和技术参考。     

太湖湖流、波浪、沉积物的三维数值模拟

运用ECOMSED模拟风速为6.5 m/s定常东南风作用下太湖流场及波浪场,对模型的适用性及可靠性进行验证;在此基础上进行波流共同作用下沉积物再悬浮数值模拟,得出沉积物-水界面切应力及水体中悬浮物浓度分布。结果表明:太湖有效波高范围在9~29 cm之间,有效波高的空间分布与风速、风向和水深有很大的关系,同时波浪对切应力会产生很大影响,而切应力的分布决定了悬浮物浓度的分布,风浪及地形要素是导致太湖悬浮物浓度变化的重要因子。模拟结果与现有实验成果较吻合,说明运用该模型模拟太湖沉积物再悬浮的结果可靠。     

辽河口三维水动力数值模拟

文中基于有限体积海岸海洋模型FVCOM,建立了辽河口三维水动力数值模型,利用潮位、流速实测资料对模型进行验证并分析辽河口三维水动力运动特性,可为进一步研究辽河口泥沙运动及盐度、污染物扩散等提供基础。     

太湖波动特征分析

浅水湖泊中,富营养化程度除了依赖于外源输入外,内源释放亦是举足轻重,而底泥中的内源释放主要源于风强迫作用下形成的水面波动和底层湖流产生的剪切作用．并且波浪产生的切应力远大于底层湖流产生的切应力。此外．湖岸边界处的波浪作用够侵蚀岸堤,造成泥沙堆积而由此导致航道淤积．波浪作用引起的对水体中营养盐的水平和垂直输送会造成整个湖体中不同地区的水质差异．这也是太湖蓝藻水华爆发具有季节性和区域性的原因之一。本文基于在太湖北部、中部和南部利用波浪仪所观测的数次波浪数据．分别计算了平均波、有效波和1/10大波的周期、波高和波长及其由波浪产生的切应力,并利用验证后的浅水波浪模式．对太湖中冬、夏季盛行风作用下的易悬浮区域做了计算,发现夏季东南风作用下．西北沿岸带由其水浅和风的吹程较大而易引起的底泥悬浮．而冬季受西北风影响时易悬浮区域位于太湖东南部。     

太湖警戒水位研究

随着太湖流域防洪工程能力的不断提高,尤其是环湖大堤防洪能力的显著提高,3.50 m的太湖警戒水位已不能客观真实地反映环湖大堤实际防洪能力和太湖防洪形势,需要对太湖警戒水位进行复核调整。根据警戒水位定义,结合太湖特点,开展了环湖大堤防洪能力分析、堤防工程实际运用状况分析以及太湖水位频率分析,研究提出了太湖警戒水位调整的建议。     

太湖沉积物的分布和动力扰动下最大侵蚀深度的确定

利用 2 0 0 2年对太湖沉积物空间分布的调查数据 ,将太湖划分成 69× 69个网格 ,利用最优插值法对整个太湖的沉积物总量进行了计算 ,得出太湖沉积物的蓄积量大约在 1 8 5 7亿m3左右 ,主要分布在西部沿岸和北部的梅梁湾 ,在湖心和东太湖 ,沉积物覆盖量很小 ,有泥区面积占整个水面积的 47 45 % ,在 60 %的有泥区中 ,沉积物厚度集中在 2 5m以下 ,小于 5 0cm和大于 3 5m的有泥区面积所占比例不大。此外 ,利用Shields方法计算了太湖沉积物上层 1m内不同深度上的临界切应力 ,采用SMB浅水波动模式 ,计算了夏季受东南风和冬季受西北风影响下的波切应力值 ,确定了不同扰动所能引起的最大侵蚀深度。计算结果说明 ,无论上述何种风向情况下 ,能产生悬浮的临界风速大约在 5 0m s左右 ,当风速大于临界风速时 ,悬浮深度随着风速的增加而增大 ,当风速达到 2 0 0m s时所能引起的最大侵蚀深度均在 3 0cm左右。     

浅论太湖在太湖流域防洪中的作用

太湖位于太湖流域中心,是我国第三大淡水湖泊,也是太湖流域防洪的调蓄中心。分析论述了太湖的自然、社会特性,以及在太湖流域历史洪灾中的调蓄和削峰作用。随着流域经济社会的快速发展和对太湖的进一步开发、利用和治理,流域防洪形势依然严峻,进一步分析和展望了太湖在未来流域防洪中的地位与作用。     

太湖底泥生态疏浚技术的初步研究

太湖底泥生态疏浚是湖体生态修复工程之一．工程注重生物多样性保护,并为后续生物技术介入提供基质条件、综合分析底泥污染物垂直分布、沉积相特征、主要污染物分布受人为干扰影响程度、沉水植物生物特性、淤泥土壤水动力学、沉积地球化学特征和疏浚后基面高程控制等参数,太湖底泥疏浚深度控制40～50cm为宜、施工总体设计强须注重建立物种保护区和排泥场淤泥的安全处置及尾水达标排放．依据底泥的不同密度选择不同的疏浚机械,疏浚挖掘头部设备的密封和抽吸是关键．竣工时应做好基底修复．     

风应力拖曳系数选取对风生流数值模拟的影响

在风生流的形成中风应力起决定性作用,风应力拖曳系数决定了大气与湖泊间的动量传输率.风应力拖曳系数随风速而变化,与水面粗糙度有关.本文采用五种与风速有关的风应力拖曳系数表达式进行水槽风生流和太湖风生流的数值模拟,与将其视为常数情况相比较,发现风应力拖曳系数取为和风速有关的表达式时,计算结果的精度有较明显提高.对比各表达式模拟结果,采用Large and Pond给出的风应力拖曳系数公式的模拟效果为最好.     

自升式平台风载荷数值模拟与实验研究

自升式平台在位状态下受到环境载荷作用,将会影响其站立稳性和结构安全性,这其中风载荷占主导作用.现行规范在计算风载荷时采用面积投影法,结果偏于保守,不利于结构的优化设计.此文以CIMC自主研发的400英尺自升式钻井平台为例,通过风洞实验测得其在位状态下的风载荷,并基于CFD方法对其载荷进行数值模拟计算.结果表明,数值模拟计算结果小于规范计算结果,与风洞实验相近,可为平台的初步设计提供支撑.     

浅析太湖治理行动网络的构建

太湖污染治理涉及很多不确定的科学问题,同时涉及流域社会的所有利益相关者.如何使不同的利益相关者形成恰当的水污染合作治理的集体行动模式,是解决太湖水污染问题的管理基础.本研究从太湖治理的组织模式出发,将太湖水污染治理历程分为单项目治理、蓝藻大规模暴发前项目群治理以及蓝藻大规模暴发后项目群治理三个阶段,并对各个阶段行动者网络关系进行分析.在总结实践经验和理论分析的基础上,重构了近期和未来太湖治理的行动者网络结构,并提出构建新型太湖治理模式的政策建议.     

人类活动对太湖地区水环境演变的影响研究

人类活动是短时段、区域性水环境变化的主要驱动因素之一,也是全球研究的热点和前沿问题。本文分析了太湖地区水环境的演变,及工业化过程、城市化及农业生产等对水环境演变的影响,认为近年来人类活动对水环境演变的影响逐渐加强,水环境恶化也影响了国民经济的发展。