黄河多泥沙河段扩散系数的示踪实验研究

扩散系数的确定是河流水质模拟与预测的一项重要内容。为确定黄河多泥沙河段横向混合系数和纵向离散系数，在黄河孟津段进行了现场扩散示踪实验。实验选择不被泥沙吸附、在黄河本底浓度值低、测定方法成熟的重铬酸钠作为示踪剂，示踪剂采用岸边有限时段恒速连续方式投放。示踪剂在混合区的混合输移规律用稳态二维Taylor扩散方程定量描述，扩散方程中的扩散系数用有限差分法求解。根据示踪实验获得的实测数据，计算求得横向混合系数值为0．32m^2／s、纵向离散系数值为40m^2／s。用求得的扩散系数值进行示踪剂扩散输移模拟计算，其模拟计算值与实测值相比较的最大相对误差为27．2％。结果表明本次示踪实验是成功的，由示踪实验确定的扩散系数值是可靠的。考虑本河段水力学情况，选择式E=αHu，作为由水力学参数直接推导扩散系数的经验公式，并且根据示踪实验的实测数据进行计算，得到实验河段的无因次横向混合系数αx值为3．61、无因次纵向离散系数αx值为451．25。     

长江宜昌段枯水期河水扩散特征

介绍了使用示踪剂在长江宜昌段枯水期进行的扩散试验。试验结果表明，示踪剂的横向浓度分布方差随纵向距离增加而增大；无量纲横向扩散系统可由ky／ud＝－0.92＋0.82log（B／d）加以计算。通过对试验结果的分析，给出了稀释不均匀因子和污染物在河流中浓度增量的经验公式．     

圆射流在非恒定横向流中的掺混扩散

运用RNG k-ε湍流模型对圆射流在非恒定横向流中的的混合、扩散行为进行了数值模拟研究。采用计算流体动力学程序FLUENT解控制方程。选择了与前期实验模拟相同的2组参数进行数值计算，浓度场的数值与实验结果符合得很好。计算和实验结果显示，射流在非恒定横向流中的扩散行为与在恒定流中的情形存在显著差别，横向流的不稳定性有效地提高了射流的掺混扩散能力。     

河床弯曲度对河流紊乱扩散的影响

紊动扩散运动系数D曾在文献[3]中作过分析.在排入河流的污水的稀释计算的基本方程中也阐述过系数D.现根据河宽、水深和河床糙率的变化范围都很大的10个项目的实验数据进行统计分析,可认为紊动扩散无量纲系数为常数,近似等于     

非饱和重塑Q_2和Q_3黄土的渗水特性研究

随着西北大开发战略的实施,工程中涉及的Q2黄土及其重塑土日益增多。为了研究非饱和重塑Q2黄土的渗透特性及其和Q3黄土渗透特性的差异,对重塑Q2和Q3黄土分别做了4个干密度的水平土柱入渗试验;采用MP-406水分计及数据采集系统量测不同断面处体积含水率随时间的变化情况。实验研究结果表明:相同干密度的重塑Q2和Q3黄土渗水特性存在较大差异。在相同饱和度情况下,重塑Q3黄土扩散率大于重塑Q2黄土,并且随着饱和度的增大这种差异逐渐减小。不管是重塑Q2黄土还是Q3黄土,饱和度达到0.6左右时,扩散率近似由两条直线段组成;对于重塑Q3黄土,当饱和度低于0.6时,干密度的不同对扩散率影响不大;当饱和度高于0.6时,扩散率存在较大差异;但对于重塑Q2黄土,此规律不明显。     

长江口污水超标排放对水质影响的数值模拟研究

为分析长江口污水超标排放对水质的影响,建立了包括溶解氧(DO)、生化需氧量(BOD)、氨氮(NH_3-N)和磷酸盐(PO_4~(3-)-P)等水质指标的长江口杭州湾水动力水质数学模型,并对长江口污水超标排放过程进行了模拟。计算结果表明:长江口的水动力条件有利于污染物的稀释扩散,对短期超标排放(如24 h)的污水,可以在短时间内稀释并使海域水环境恢复至正常水平;对于长期超标排放,污染物质的累积作用将会对整个海域水质产生不利影响,使水质下降。     

非对称复式断面明渠中污染物输移扩散的大涡模拟

运用大涡模拟计算了两个非对称复式断面明渠内的水流运动和污染物扩散，其中由亚格子尺度涡运动引起的亚格子应力与物质扩散通过Smagorinsky-Lilly亚网格模型模拟。预测结果与Shiono等使用激光多普勒流速计(LDA)和激光诱导荧光技术(LIF)测量的实验数据进行了对比，计算得到的流场结构和污染物浓度分布均较好地吻合于测量结果。成功地再现了在其中一个复式断面明渠中观测到的横向浓度分布呈现显著双峰值的现象，根据计算的流场得出复式断面明渠中流向交替变化的强烈横向流动是产生这种现象的主要原因。     

复式阶梯岸坡顶点排污浓度分布的实验研究

该文基于研制的复式阶梯岸坡立面二维扩散水槽实验装置,采用顶点排放,对2个不同尺寸的复式阶梯岸坡水槽,分别按格栅震荡频率n=15、20、40和60 r/min,进行了瞬时线源排放的扩散实验。运用图像采集与数字图像处理技术测量二维浓度场分布。分析了断面浓度场、水面和深度平均浓度分布。结果表明:水面和深度平均浓度沿横向随离岸距离的增大而递减,后者在阶梯处垂直减小,且两者数值在河漫滩和离阶梯稍远的主槽相当,在离阶梯较近的主槽段前者大于后者。水面与深度平均浓度分布等浓度线呈现带状区域。提出了采用深度累积浓度矩法估算横向扩散系数,为复杂岸坡二维扩散横向扩散系数的估算提供了新方法。     

双层横向振荡格栅紊流特性的实验研究

该文设计制作了一套双层横向振荡格栅水槽，实验率定了双层横向振荡格栅中心区域紊流速度与振荡格栅冲程和频率的关系，并拟合出中心区域紊流三维均方根流速和紊动强度公式。同时实验确定了不同振幅和频率作用下均匀紊流区域的范围，计算了振荡格栅中心区域紊流的紊动积分尺度,并分析了紊动能量谱分布。实验研究证明双层横向振荡格栅中心区域一定范围内可以生成平均流速接近为零，近似天然明渠紊流特征的紊流场。据此，双层横向振荡格栅水槽可以为研究盐度扩散和泥沙运动规律等提供良好可控的水动力基础。     

珠江干流的湍流扩散和弥散过程及其模拟

本文主要讨论污染物在珠江干流扩散和弥散过程及其模拟。 弥散模式中弥散系数是关键数值。根据国外经验公式计算,珠江干流垂向混合系数为10~(-2)m~2/s,横向系数为10~(-1)m~2/s,与国外实测和模拟的结果相似。纵向弥散系数为10~3至10~5m~2/s,与国外类似河流比较偏高。 对西、前、后航道弥散情况进行数值模拟,纵向弥散系数采用10至65m~2/s,计算值与实测值接近。对伶仃洋深槽弥散情况进行数值模拟,纵向弥散系数采用10~4m~2/s,计算值与实测值相近。依此看来,国外经验公式用于珠江干流段,须予以修正,西、前、后航道纵向弥散系数可用10~2m~/s,黄埔至虎门口航道可用10~4m~2/s。