非常泄洪设施对大坝防洪安全的研究

章引入随机微分方程,采用泄洪风险分析方法评估水电站采用非常泄洪设施对大坝安全所带来的影响,并结合某一工程设置两条非常泄洪洞的可行性进行论证。在充分分析计算条件对风险率灵敏性的前提下,讨论了调洪方案下两条非常泄洪洞启用的条件及相关的泄洪风险,为导流洞改建方案的确定提供依据。分析结果表明该方案基本维持原设计方案的泄洪风险水平,说明设置非常泄洪设施是可行的。     

水华前后叶绿素a变化及其与水质因子的关系

针对目前关于叶绿素a(Chl-a)与水质因子关系的研究成果多是基于分析水华发生后水质资料的现状,以我国南方某水库2003年2月—2009年12月的水质资料为基础,分析水华(2006年)前后水库Chl-a随时间的变化特征和Chl-a与总氮(TN)、总磷(TP)、pH值、透明度(SD)和溶解氧(DO)的相关关系。结果表明:水华发生前(2003—2005年)叶绿素a峰值主要出现在夏季,水华发生后(2007—2009年)叶绿素a峰值集中在冬季出现,冬季发生水华的可能性增加;水华发生前Chl-a与TN、TP、SD、pH值、DO均无显著的相关关系,水华发生后Chl-a与TP、SD、pH值、DO的相关关系显著增强,表现为直接或间接的线性关系。     

溃坝水流模拟方法的对比分析

采用FLUENT软件与光滑粒子流体动力学法(SPH)分别对溃坝水流进行数值模拟,对比分析溃坝水流的流动形态、流速及水位变化.结果表明,两者较为一致地反映了溃坝水流的流动过程及流体的速度场,其中SPH方法能精确地捕捉自由液面,所得自由水面附近结果更为准确;FLUENT所计算的流速、水位等数据更加精确,能很好地体现水流的表面张力.分析两种方法各自的优缺点和适用性,使其在面对复杂的工程实际问题时发挥更大的作用,促进溃坝洪水数学模型的应用与发展.     

基于k-ε紊流模型的后台阶流流动特性研究

后台阶流是几何结构简单而流态复杂的流动现象.采用二维k-ε紊流模型对后台阶水流流动进行数值模拟,并结合PIV系统测得的雷诺数,对Re=500~50 000范围的台阶后定常流动流场数据进行对比分析研究.结果表明流场结构存在稳定的回流区,回流区长度随着Re的增大先急速上升,然后又急速下降,最后缓慢回升直至稳定.断面速度受回流区影响较大,峰值随断面的往下游推移逐渐减小,随Re的增加,断面速度也缓慢减小.压力、紊动能的分布也受到回流区的影响,其中紊动能在低雷诺数情况下受回流区的影响较小.     

基于水龄抑制蓝藻水华的供水水库取水方案优选

水体交换年龄称为水龄。水龄长是水库富营养导致蓝藻水华的重要因子。水龄也是环境水体混合过程分析中最佳的示踪指标,可描述水团的混合和更新、污染物的混合和消解等,故常用于研究湖库水体被外源水置换的能力。采用基于染色模拟的水龄模拟方法,改进了EFDC模型,以优选太仓二水厂供水水库取水泵房位置为例,建立了三维数学模型,模拟了不同布置方案对供水水库环流结构和水龄的影响,从而优化供水水库的水龄分布,抑制蓝藻水华。由于水库的氮磷营养盐输入量、水深、气温等自然条件难以控制,通过优化取水泵房位置可以改变水库环流特性,改善水库水体水龄分布,减少水龄、抑制蓝藻生长,从而降低水库富营养化的风险。     

城市行洪河道桥群阻水叠加效应量化研究

针对城市行洪河道桥梁群形成的叠加阻水效应问题,以南京市重要行洪通道秦淮河为例,考虑桥墩不过水边界等因素,建立了秦淮河涉水桥梁群的平面二维水流数学模型,对桥群阻水叠加效应进行量化分析。分析结果表明,河道上游水流受桥梁群阻水影响,水位壅高较为明显,壅水高度随桥墩数量的增加而增大。基于计算结果,推导出了桥梁群壅水高度计算公式,并通过滁河六合城区段桥群壅水叠加影响进行了验证,验证结果良好。同时,给出了桥墩在河道两侧及河道中心的位置影响系数值,阐明了桥群壅水叠加机理;所建立的壅水叠加公式较好地反映了河道桥群的阻水叠加效应,为城市河道桥群壅水叠加影响的量化分析研究提供了科学依据。     

大古水电站坝前排沙运行方式与排沙漏斗形态

为给实际工程排沙设施的设计和布置提供依据,基于1∶60整体模型,根据淤积泥沙扬动流速相似原理,试验研究大古水电站2条排沙廊道和1个底孔在不同运行方式下坝前库区的排沙效果和排沙漏斗形态。结果表明:排沙洞开启顺序对最终排沙效果影响不大;深水条件下,坝前排沙漏斗形态主要受泥沙特性决定,非黏性沙的排沙漏斗坡度接近于淤积泥沙水下休止角;大古水电站排沙设施的设计方案具备保证电站进水口"门前清"的条件。     

桥群叠加阻水效应对河道过流能力影响研究

在桥墩概化、模型验证和参数分析率定基础上,建立秦淮新河涉水桥群二维整体数学模型,对秦淮新河不同水文条件下桥群叠加阻水对行洪能力的影响进行计算分析。结果表明:秦淮新河河道水流受桥群阻水叠加影响,尤其在中上游,桥墩布置密集,河道壅水明显,在一定程度上消弱了秦淮新河的行洪能力,对行洪安全造成一定影响。     

太湖蓝藻生境对气候变化的响应

近年来太湖蓝藻暴发已成为重要水污染事件,是太湖面临的重大水安全问题,气候变化因素加剧了其严重性。为了预测未来由于气候变化对太湖蓝藻暴发的影响,并提出应对气候变化的策略,开展了蓝藻生境对气候变化响应关系的研究。基于大量实测气象资料的统计分析与气候变化情景计算,总结分析了近50年来太湖流域气候变化呈现出气温增高、风速略有下降、日照减少、降雨增多、湿度降低等趋势。气候变化是太湖蓝藻水华暴发的重要影响因素,其中气温与风速变化是影响太湖藻类生长的敏感气象因子。气温升高导致的蓝藻暴发风险平均10年将增加约2%,风速降低导致蓝藻水华暴发的风险平均每5年增加约3.5%。结合蓝藻对敏感因子响应关系的试验结果,提出了截污减排、适当清除底泥、打捞蓝藻、调水引流、修复生态等应对措施。     

太湖富营养化主要指标及营养水平变化分析

分析了太湖1980-2011年富营养化水质指标的变化情况,同时利用水质富营养化评价结果,分析了2002-2011年不同湖区营养水平的变化特征。结果表明:太湖富营养化水质指标整体呈上升趋势,虽然TN和TP在1996年后开始降低,但仍处于较高水平;NH+4-N和Chl-a的最高值出现在2006年;TN和NH+4-N具有相似的月间变化特征,但是NH+4-N的极值较TN提前一个月出现;CODMn和Chl-a呈单峰的月间变化特征,而TP的月间变化呈双峰特征。西部沿岸区和五里湖的水质改善明显,梅梁湖、竺山湖和南部沿岸区水质改善不明显,东部沿岸区和东太湖水质呈恶化趋势。太湖不同湖区富营养水质出现频次的月变化特征也非常明显。