基于CFD的挑流泄洪雾化特性研究

针对泄洪雾化影响范围不易采用数学模型直接模拟的问题,以某高坝电站泄洪为研究对象,先采用三维数学模型计算挑流水舌入水流速、入水角度等水力特征值,再基于此特征值选用原型观测校正后的计算公式预报泄洪雾化范围,并通过物理模型试验对计算结果进行验证分析。结果表明,受比尺效应影响,物理模型试验预测的雾化影响范围小于公式计算的范围,但两者的变化趋势一致;雾流受惯性力和水舌风作用,沿水舌轴线做爬坡运动,与原型观测现象一致;受出口挑流影响,泄洪雾化影响集中在水舌落入点的下游,而水垫塘上游、右岸降雨强度较小,影响范围有限。     

基于二维浅水方程的城市地面洪水演进数值模拟研究

探究城市内涝灾害数值预报对城市的防洪减灾及灾害评估具有重要意义。基于三角形非结构网格,采用Godunov型有限体积法建立了一个高精度的二维浅水水动力数值模型。该模型使用Roe格式计算界面通量,可以较好地捕捉洪水的动边界运动,模型将静水压力项放入源项中,减少了由于地形底坡项带来的数值解伪震荡。该模型对动边界以及负水深处理技术进行了改进,能够有效提高模型模拟的精确度和静水和谐性。在应用3个算例对模型进行率定的基础上,将模型应用于浑河、太子河之间浑太胡同区域的地表洪水演进的模拟中。结果表明:浑太胡同内洪水演进的水深、流场变化均较为合理,组合溃堤各水深淹没面积均为最大,模拟结果很好地验证了城市区域雨洪的流动演变过程,证明该模型可以用于复杂地形的城市由降水形成的暴雨积水及地表洪水演进模拟过程,模型可快速为城市防汛减灾提供积水情况及涝情信息。     

高校校园绿地对降水径流污染削减研究

以安徽建筑大学南校区为例,研究合肥市校园绿地对自然降水水质净化以及自然降水对校内人工湖水质的影响。SS、COD、TN、TP等污染物指标数据显示:校园绿地对于污染物指标去除率分别为:47%、50%、16%、51%;其中在降水径流产生20min内去除效率最高,在120min后污染物指标含量变化趋于稳定。降雨前后校园人工湖的水质数据结果显示:降水后湖中SS、COD、TP浓度变大,TN浓度变化不大,由此可知,初期降水的污染物是造成水体非点源污染重要因素。     

西控工程对望虞河西岸地区防洪的影响

为了评估西控工程对望虞河西岸地区造成的防洪影响,以望虞河西岸为研究区域并结合其水文特性,构建了适合于模拟平原河网地区产汇流过程的MIKE11水文水力模型并利用当地降雨、水位等实测资料进行了率定。通过模拟50年一遇设计暴雨情况下的不同工况,得到研究区域内水系各节点的水位等要素变化情况,并依此分析了西控工程对望虞河西岸地区造成的防洪影响。结果表明:西控工程运行后,研究区域内重要节点的最高水位抬升明显,部分地区有遭受洪水淹没的风险;MIKE11水文水力模型对于分析平原河网地区河流沿线闸控影响具有较高的应用价值。     

降雨入渗路基湿度场演变规律

为研究受地下水位高度差异的影响降雨入渗路基湿度场的分布与变化状态,基于饱和-非饱和土渗流理论,构建了5种具备不同初始地下水位的路基数值试验模型.通过分析两种降雨强度情况下的试验结果,总结了湿度场变化的主要规律,并阐述其根本机理.结果表明:降雨雨强越大,地下水受到扰动抬升越显著,路基层位越低,其湿度和扰动区扩距受地下水影响越显著;随着初始水位降低,路堤湿度极差的增幅呈二次曲线增大并至稳定值,扰动区水平扩距呈二次曲线减小并至稳定值;工况一定,则对应存在一个平衡水位线,当初始水位在其之下时,对路基湿度演变影响甚微,反之,随着初始水位的增高,路基湿度增幅呈对数递增.处于平衡水位之上时,初始地下水位高度对降雨入渗路基引发湿度场的分布与变化状态影响显著.     

3维Copula函数在降雨特征多变量频率分析中的应用

鉴于径流数据缺乏且难以长期监测而降雨数据相对完整,通常假定降雨和径流同频率,采用设计降雨进行水文分析计算,但此方法很难真实全面地反映降雨变化特征.为此,提出一种基于3维Copula函数的降雨特征多变量频率分析方法.首先利用降雨强度法将连续的降雨时间序列分割成若干个降雨事件,采用年最大值法取样,统计出表征雨量的特征变量,然后引入3维Copula函数构建降雨特征3变量联合概率模型,并以广州1961~2012年历史降雨数据为例进行分析.结果表明,基于3维Copula函数的多变量分析方法计算简单、可靠性高,可以进行3种不同降雨特征变量的组合分析,得到各种不同量级变量的遭遇概率和条件概率,能够更全面地反映降雨特征并更好地满足水文分析计算需求.     

火驱燃烧前缘位置预测与影响因素研究

及时掌握火驱过程中火线的位置,有助于进行生产调控,通过调研现场预测火线位置的方法,得出一套针对不同特征油藏的适用方法:红外照相法适用于浅层油藏;用测温元件直接测试法适用于观察井和生产井密集的油藏;生产动态和物质平衡相结合的方法适用于均质性好且井网形式规范的油藏;示踪剂监测和生产动态相结合的方法适用于非均质性严重或井网形式不规范的油藏;压降试井法由于计算复杂,有待进一步研究。最后指出应在前期地质筛选的基础上,做到"少注气、多采油",并结合生产动态分析加强对油井的管理,引导燃烧前缘均匀稳定的推进。     

城市不透水面扩张对地表径流量的影响

城市不透水面的扩张对地表径流量有显著影响。以哈尔滨市松花江沿岸的6个中心城区为例,运用线性光谱分解技术和L-THIA模型,模拟小雨、中雨、大雨和暴雨4种日降雨量情景和枯、丰水年情境下,不同年份由于不透水面的扩张所引起的日径流量和年径流量变化。结果表明:日径流量在小雨情境下所受不透水面的影响最为明显,随着雨量增加,影响显著减小;年径流量在枯水年受不透水面扩张的影响大于丰水年。运用L-THIA模型模拟不透水面扩张导致的径流量变化,所需参数少,操作简单快捷,模拟结果可为城市的排涝减灾、规划管理等提供参考。     

于桥水库流域水源供给服务的空间分布格局

空间定量评估流域生态系统水源供给服务功能对水源区可持续发展及生态补偿机制的建立具有重要意义。基于研究区土地利用数据、气象数据和土壤数据,应用In VEST模型评估了于桥水库流域生态系统的水源供给量,并定量分析了流域水源供给能力的空间分布格局特征。结果表明:当Zhang系数为3.2时,流域的年径流深为161 mm,流域内年总产水量为3.14亿m~3。从空间分布格局来看,流域水源供给量存在显著的空间异质性;南部和中东部平原区单位面积水源供给量较高,水库南岸水源供给能力高于北岸;遵化市和蓟县对水源供给总量的贡献率达到85%;流域内不同景观类型的水源供给能力由大到小的排序为:耕地林地人工表面裸地灌草地,耕地、林地和人造表面对水源供给总量的贡献率达到82%。流域南部和中东部平原区是水源供给功能保护的重点区域,但同时也是防控城镇面源污染的关键地区。     

汽车前大灯LED光源散热技术

散热问题一直是制约LED在车灯上广泛运用的技术瓶颈。通过分析高温环境对LED的危害、LED的发热机理,基于神龙公司某款车型大灯的LED散热模型,对当前通用的翅片散热法进行探讨。研究结果表明,翅片散热面积、厚度、材料等对翅片散热这种被动散热方式的散热效果影响显著,设计时需综合考虑。而翅片散热作为一种优秀的散热方案,可作为后期开发LED大灯的优先选择方案。