水动力-水质模型在人工湖优化设计中的应用

以青海省德令哈市人工湖为例,介绍了MIKE水动力-水质耦合模型在人工湖引水流量及湖体形态优化设计中的应用情况。通过对人工湖形态的网格划分,在大量模拟方案的基础上,系统模拟了人工湖不同点位的水体交换完成时间,确定了2条引水渠道的引水流量和引水周期;通过人工湖"新"、"老"水体的对流扩散模拟,确定了湖体重污染潜在区域和富营养化高发区,为湖体形态和水体流态的优化提供了重要技术支撑;通过对风场叠加方案的模拟,为工程运行期间换水时机的选择提供了关键的参考依据。     

引水方案对人工湖内换水率影响的数值模拟

针对缺水城市人工湖富营养化问题,以引水口数量、位置和引水方式为研究要素,采用MIKE21软件对青海省海东市湟水河治理工程乐都主城段南侧人工湖10种引水方案的引水效果进行数值模拟,分析对比了不同引水方案下水体的换水率,以寻求最佳引水方案。结果表明:主引水口位置应设置在离出水口较远的地方;当引水流量一定时,相较于单一引水口补水方案,多引水口交错补水的方案引水效果较好,其平均换水率和最小换水率均有显著提高,水体流动情况较好,循环程度较高。     

三维水质模型在城市人工湖设计中的应用

基于人工湖设计的灵活性和后期的可调控性,运用三维水质模型,对人工湖设计方案进行水动力和水质富营养化的预测研究,通过定量计算得到最适的人工湖设计方案。以镇江金山人工湖为实例,对湖形设计、水调控措施等设计方案对水质的影响进行计算模拟,在此基础上完善人工湖设计并制定长效管理措施,建议在不易暴发富营养化的时间段先行引长江水以降低初始营养盐浓度,从而控制叶绿素a浓度的增长。     

大通湖生态补水周期及流场分布特征分析

后三峡时期,江湖关系深度演变打破了大通湖“西—北进、东—南出”的水力格局。为了研究变化环境下大通湖的生态补水周期以及大通湖的流场分布特征,基于MIKE 21FM构建了大通湖二维水系水动力模型,模拟了大通湖河湖连通及生态补水工程的水动力条件,研究了不同生态补水流量和不同闸控等6种工况下,大通湖的补水周期和流场形态特征,提出了生态补水效率临界点。结果表明,“单进两出”调度方案流速分布的均匀程度优于“单进单出”方案;非灌溉期生态补水流量为20.48 m³/s,明山电排站为10.5 m³/s时,补水周期为95 d,流速介于0.5～5.0 mm/s的湖面积占总面积的79.96%;灌溉期生态补水流量为28.92 m³/s,明山电排站为10.5 m³/s,补水周期为80 d,流速介于0.5～5.0 mm/s的面积占比为87.82%。     

基于SWMM和MIKE11的改善雨后城市河湖水质优化调度方案研究

降雨径流污染是水体污染的主要来源之一。针对雨后城市河湖水环境恶化、水质不达标问题,为降低初期雨水给河湖水质造成的不利影响,以北京市中心城区通惠河水系河网为典型,梳理了河湖水环境系统运行现状,建立了水动力-水质模型,模拟分析了雨后不同新水补水调度工况下河湖水质变化情况,提出了改善雨后河湖水质新水补水调度方案,可为相关部门实施雨后河湖生态用水精细化调度提供技术参考。结果表明,研究范围主要河流现状水质情况总体较好,COD、TP、NH_3-N指标基本达到地表Ⅲ类水质目标;发生中雨、大雨级别降雨后,河道COD浓度峰值最高可增至雨前水平的5～6倍,TP增至16～20倍,NH_3-N增至10～12倍;在降雨结束后应尽早启动新水加大补水调度,总补水流量在日常4～5 m~3/s基础上增至7～9 m~3/s,可实现河湖水质恢复到雨前水平所需时间由日常4～5 d缩减至3～4 d,河湖主要水质污染物超标持续时间缩减20%～40%。     

基于MIKE21的小南海湖补水方案效果分析

人类开发活动导致湖泊污染严重,生态功能严重退化,研究补水改善湖泊水质对于维持湖泊生态系统健康意义重大。针对小南海湖COD、TN浓度较高的水环境现状,应用MIKE 21软件建立小南海湖二维水动力水质模型,分析5个补水方案对湖泊水环境质量改善的效果。结果表明,截断倒虹管污水入湖后,湖泊水位下降0.7 m,必须同步实施补水工程;湖泊补水8个月后,湖泊水质开始明显改善;单从新河引水时,小南海湖心COD浓度降至29 mg/L,TN浓度降至19 mg/L,改善效果显著,从松西河补水对湖泊水质的改善效果较新河补水差,因此,考虑水质改善效果,建议从新河引水补给小南海湖。     

基于MIKE21模型的人工生态湖优化设计

采用MIKE21水质水动力综合模型模拟计算了不同方案下北川河生态河道10#生态湖的流场及水体交换情况,分析了湖区水体在不同引水条件下发生置换的效率。结果表明:在湖体西北部新开一个引水口,新开引水口引水流量为1.5 m3/s、原有引水口流量为0.5 m3/s时,既能大幅度改善10#生态湖水环境质量,又能减少调水时间并节约水量,为最优设计方案;但在湖区现有设计形态下,湖区存在多处死水区域和水体交换能力较差的区域,可能成为湖区潜在的水质重污染区和富营养化高发区,需进一步优化现有湖体设计形态。     

基于人工湿地的组合处理系统净化校园人工湖设计

对成都某高校人工湖现状进行调研,并对目前国内外人工湖、景观水的水处理方法进行了比较,结合校园人工湖具体情况,采用"动力循环+砂滤+跌水充氧+人工湿地+湖体"生态组合处理系统进行校园人工湖的净化,并加装二氧化氯发生器用于藻类多发期的除藻,运行效果良好.     

生态水景社区的景观湖补水方案及水质控制研究

针对上海郊区一大型生态水景社区景观湖工程,研究其湖体补水方案和水质控制技术方案.景观湖的补水方案主要采用社区雨水收集和外围河道引水.水质控制方案主要采用水生态系统构建技术、潜流湿地处理技术以及水动力循环、生态浮床、曝气增氧、生物栅等湖内水质净化技术来控制内源污染,并采用生物截流设施等分散式雨水收集处理系统、湖滨植被缓冲带以及入湖雨水排放口生态过滤系统控制社区雨水径流可能引起的外源污染.     

基于EFDC示踪模拟的人工湖调水规模分析

城市景观人工湖规划设计时,需在湖体水质恶化到一定程度引入新的水体进行调水置换,以确保湖区水环境质量,合理确定的引水条件将有效节约引水资源量。以石家庄市正定湖为例,基于EFDC水环境数学模型,分析了不同调水方案下湖区示踪粒子追踪模拟情况,根据示踪粒子追踪模拟结果,确定了湖区最优调水规模,并探明了湖区潜在的重污染区域和富营养化高发区,为切实保障湖区水环境质量提供了技术参考。     

地表水质模型研究综述

水质模型是进行水污染控制和水环境质量规划的有效工具。简要描述了地表水质模型的分类和国内外研究现状,重点介绍了目前几个主要的综合地表水质模型:Streeter Phelps模型及其修正公式、QUASAR模型、QUAL模型、WASP模型、MIKE模型,并对地表水质模型研究方向进行了展望。     

游荡河型成因及其河型转化问题的研究

本文借鉴前人有研究成果，归纳分析后得出河床纵向与横向稳定性指标的表达式，并进一步给出河床的综合性指标ＮＷ，将它作为区划河型的判数：ＺＷ〈５，游荡型；５≤ＺＷ≤１５，分汊型；ＺＷ〉１５，弯曲型，为研究游荡河型转化而进行的自然河工模型试验表明，若要将黄河下游的游荡河型转化为限制性弯曲河型，两岸有效的控导工程总长度至少应占工度的８８％，每处工程长度需要达到４ｋｍ左右，但就现在的整治工程情况而言，即使来多     

山区流域洪涝预报水文与水动力耦合模型研究进展

受人类活动及气候变化的影响,我国山区流域洪涝灾害频发,研制洪涝模拟及预报模型对于流域洪涝灾害防治及水环境综合整治具有重要的理论意义和应用价值。论文评述了洪涝模拟与预报使用的水文及水动力模型的优缺点,指出单一的水文或水动力模型的局限性。基于此,分析并比较了国内外已有的水文模型与水动力模型的不同耦合方式,包括水文模型与水动力模型的串联耦合、水文模型与一维水动力模型的动态单向耦合、水文模型与二维水动力模型的动态单向耦合。总结了各类耦合模型的优势和适用性,评价了已有耦合模型在计算精度、数值格式稳定性和计算效率等方面所取得的创新。论文探讨了流域洪涝发生和发展的水文过程与水动力过程的互馈机制,分析了水文模型与水动力模型新的耦合方法及可行性,介绍了水文与二维及一维水动力的动态双向耦合模型。动态双向耦合模型预期能更加真实地反映流域洪涝发生及发展物理机制,具有提高洪涝模拟预报精度和计算效率的潜力。各类耦合模型各有其自身优势,可以根据流域及城市防洪实际,选取合适的水文与水动力耦合模型,为山区流域洪涝模拟和预报提供技术支持。     

Comparison of infiltration models to describe infiltration characteristics of bioretention

Bioretention is one of low-impact development measures, which widely used not only because it can reduce stormwater runoff total volume, decrease peak flow rate and delay peak flow time, but also can remove the runoff pollutants. Infiltration is an important hydrological process for bioretention to evaluate its runoff total volume reduction and pollutants removal. So, it is important to find an optimal infiltration model that can well describe the infiltration performance of bioretention. The Horton, Philip and Kostiakov infiltration models were selected to compare their accuracy when using for describe the infiltration characteristics of bioretention, and the errors between the different models simulate results and experiment results were assessed via the maximum absolute error (MAE), bias and coefficient of determination (R²). The experimental results showed that Horton model is fitting well and flexible under different experiment conditions, especially when the hydraulic head was 10 cm, with MAE of 0.50–0.81 cm/h, bias of 0.1–0.23 cm/h and R² of 0.98–0.99. R² of the Philip and Kostiakov models were all over than 0.87 at the initial infiltration period, but the model fitting accuracy decreased significantly with infiltration time elapse. Furthermore, the total runoff volume capture ratio and emptying time were advanced used to evaluate the flexibility of Horton model, and the Nash-Sutcliffe efficiency coefficients of them were over than 0.61 and 0.58, respectively. Therefore, the Horton model can be optimal selected to describe the infiltration process of bioretention and for its hydrological evaluation.     

变态模型对水流运动相似的影响

归纳了模型变态的三种主要方式，重点对垂直比尺与水平比尺不同（λh≠λl=λB）的方式进行了介绍，分析模型变态对水流运动相似的影响，推导建立了其变态模型比尺关系，并重点推导出了矩形、梯形断面河渠的糙率比尺关系式。     

软基沉降预测模型的比较分析与应用

公路软基沉降预测是目前高速发展的软土地区公路建设中亟待解决的一大技术难题,预测模型也有多种,预测精度不尽相同。对工程中基于经验公式法预测沉降的传统模型(指数模型、双曲线模型)和成长曲线模型(Logistic模型、Gompertz模型、Weibull模型)给予介绍,并分别对各模型进行了数学比较分析。结果表明:传统模型不能利用施工期间的观测数据,只能用工后资料预测工后沉降,且对工后资料的要求较高;成长曲线模型能较好的反映沉降全过程的变化规律。Weibull模型较其它两种成长模型有较广泛的适应性,其对沉降的预测与实际吻合较好。     

Hyperbola-Logistic叠加模型预测地基沉降

针对Hyperbola模型和Logistic模型的优缺点,提出Hyperbola-Logistic叠加模型,该叠加模型综合了两种单项预测模型的优点,以期达到高精度的预测结果。结合发电厂地基沉降现场观测数据,利用Hyperbola-Logistic叠加模型预测地基沉降,并与单项沉降预测模型的拟合结果进行比较分析。结果表明:与两种单项预测模型的预测结果相比较,叠加模型减小了系统误差,提高了整体的预测精度,拟合结果可靠,适用于发电厂地基沉降量的预测。新模型具有一定的适用性,是一种分析预测地基沉降的有效方法。     

河型变化段河工动床模型设计方法研究

以模型相似原理为基础，结合黄河小浪底至花园口河段河道整治模型试验研究，对河型变化段河工动床模型设计方法进行了初步探索，提出了“分段设计、过渡处理”的设计方法．辩证地解决了同一模型具有不同河型河段的河工动床模型设计问题。     

A NEW DEPTH-AVERAGED ALGEBRAIC STRESS MODEL AND ITS VERIFICATION TEST

1.mThonvrmNTurbulencemodelshavefoundtheirwideapplicationsinscienceandtechnolOgyrelaedtofiuidflOw.UptonowvariouskindsOfturbulencemedelsaredeveloPedincludingtheone-equatbomodel(Bradshaw,P.etal.,1967),thetwo-equatbomedel(SPalding,l969),themuliple-equationmodel(Davidov,1961),thealgebraicstressmodl(Launder,etal.,1972)andsoon.Amongthesemodels,thetwo-equationkBmodeliswidelytestedandued.Thealgebraicstressmodelsareintermediatebetweensecond-ordercforuerschemesusingtranSPOrtequatbosfortheindividual…     

黄龙滩水电厂洪水调度方案生成模型与计算方法

针对黄龙滩水电厂洪水调度的具体情况 ,在指定的目标要求和内外环境下 ,运用定量、定性或两者相结合的方法 ,提出了常规调度、优化调度和自拟调度三种洪水调度模型 ,产生了相应的洪水调度方案。这些方案是电厂运行人员分析、比较、评判和选择洪水调度方式的基础