南淝河生态补水水质改善效应试验研究

为改善南淝河水体水质,利用南淝河流域水污染治理和水生态修复成果,通过南淝河生态补水试验率定和验证 MIKE11 水动力水质模型合理性,分析南淝河在不同生态补水量下水质变化。MIKE11 水动力水质模型能够较好地模拟南淝河在生态补水条件下水动力和水环境质量改善的情况。通过条件优化和试算得出,与入河污染物总量相比,生态补水后河道自净能力的贡献占比约 14.6%～19.0%,其中河道自净能力增量占比约 6.2%～9.4%。研究结果表明,生态补水对南淝河水体水质情况有所改善,但仍以稀释作用为主,河道自净能力发挥的作用有限。     

基于MIKE SHE模型率定在地下水分析研究中的应用

分布式水文模型是通过水循环的动力学机制来描述和模拟流域水文过程的数学模型。MIKE SHE作为一种分布式水文模型被越来越多地运用到流域规划、水资源管理、水资源评价等方面。要成功地建立起一个MIKE SHE模型除需要有充分的基础资料收集和前期准备工作外,后期的模型率定也是至关重要的一环。本文就渗透系数和给水度在MIKE SHE模型率定阶段的作用进行了分析。     

Flow structure through pool‐riffle sequences and a conceptual model for their sustainability in gravel‐bed rivers

Detailed field measurements and simulations of three‐dimensional flow structure were used to develop a conceptual model to explain the sustainability of self‐formed pool‐riffle sequences in gravel‐bed rivers. The analysis was conducted at the Red River Wildlife Management Area in Idaho, USA, and enabled characterization of the flow structure through two consecutive pool‐riffle sequences, including: identification of jet concentration and dissipation zones, and the development of local turbulence features (i.e. vertical and horizontal eddies) under different flow conditions. Three‐dimensional hydraulic simulations were used to evaluate how the flow structure varies across a range of flow conditions and with different degrees of sediment aggradation within the upstream pool. The analysis demonstrated a significant influence of the residual pool depth on the flow structure, with reduced residual depth causing a shift in the orientation of the jet and a reduction in the influence of vertical eddies and the size and intensity of horizontal eddies. The proposed conceptual model seeks to explain the sustainability of pools in terms of the flow structure in pool‐riffle morphology and how this flow structure will change as a result of altered external forcing, such as upstream sediment delivery or changes in bank stability. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

基于 MIKE UＲBAN 的城市内涝模型应用

针对日益突出的城市内涝问题,为了减少内涝灾害的发生、达到防洪排涝的目的,以成都市某小区为例,基于对小区排水管网的概化处理,雨量分配利用芝加哥雨型,应用 MIKE UＲBAN 软件模拟小区排水管网在不同降雨强度下承压运行情况及管点溢流情况,并通过设置小型调蓄池和扩增管径两种途径改善城市内涝状况。结果表明: 改造后管网设计重现期由 2 年一遇提高到 10 年一遇,管段承压状况得到明显改善。在遭遇 10 年一遇降雨时,管道峰值流量明显降低,典型管道削峰率达62. 5% ,管网过水能力大幅度增加。在今后排水系统改造中,应当使城市管网与雨水调蓄池等海绵措施相结合,实现削减峰值雨量,从源头上防止内涝的发生。该模型具有建模简单、运算精确的特点,对城市防洪排涝相关研究有较好的借鉴意义。     

济南市历下区立交桥区域暴雨内涝积水模拟

城市下凹式立交桥因其桥下路面常低于周边区域地形,极易形成城市区域的"人为滞水点",在遭遇降雨时频繁发生内涝积水灾害,对城市交通、行人和车辆的安全构成了严重的危害。因此,有效模拟城市立交桥区域的暴雨洪水淹没程度,对城市防洪减灾和交通应急管理具有重要的现实意义,同时可以为解决城市内涝问题提供重要的科技支撑。以济南市历下区立交桥为例,采用Mike Urban模型和Mike21FM模型,依据研究区域数字高程数据,2007年7月18日黄台桥雨量站实测3h降雨数据以及不同重现期的设计降雨过程,对立交桥区域的暴雨积水程度进行模拟计算与分析。研究结果表明,2007年"7·18"暴雨发生时,济南市历下区立交桥桥下最低洼区域积水深度可达近1.95m左右,其积水深度高于济南市100年一遇暴雨的积水深度。     

含多个行洪区的淮干中游段洪水模拟Ⅱ:模型应用

基于所建立的淮河中游洪水演进模型,对正阳关-茨淮新河河口段内行洪区弃用、洪泛区分洪后淮干水位变化进行了计算分析,包括弃用上六坊堤、下六坊堤行洪区对淮河干流水位的影响。结果显示,淮河在遭遇50年一遇和100年一遇洪水情况下,弃用上、下六坊堤行洪区后洪峰水位仅上升2~4 cm,验证了《淮河流域防洪规划报告》中废弃上述两个行洪区的合理性。同时分析了淮河遭遇200年一遇洪水、黄苏段洪泛区弃守分洪对淮干水位的影响。计算结果表明,在弃守分洪后的3~4 d内溃口对应的淮干水位降低10~14 cm,溃口上下游淮干水位也有不同程度下降,可见利用黄苏段分洪可以显著降低淮河干流水位,从而有效保护附近重要堤防的安全,为防洪调度争取更多的时间和空间。     

孤立波作用下组合型港池共振响应的数值研究

港池受到孤立波入射时会在港池内激发多种模态的共振响应。为进一步研究不同平面布置形式港池的响应特性和共振规律,建立不同内外港池长度和连接位置的组合型港池,采用基于Boussinesq方程的波浪数值模型MIKE 21-BW模拟了孤立波作用下组合型港池的共振响应,对数值模拟的结果进行频谱分析和波幅分布测定并与现有理论值比较。结果表明,孤立波正向入射组合型港池激发的主要响应模态的频率和与其长度相等的细长港池的理论固有频率接近,各主要共振模态的振幅与内外港池的长度和两港池口门的距离有密切关系;波浪入射方向和港池内边界反射条件的改变对狭长组合型港池中形成的各共振模态的形状影响不大,但是增大港池宽度会使港池内激发明显的横向共振。最后提出了消减港湾共振的平面布置形式,可为实际工程设计提供指导。     

长江口洪季水动力对海平面上升的响应特征

考虑到海平面上升对长江口水动力构成的严重威胁,该文基于MIKE21软件建立了长江口二维水动力数学模型,采用实测潮位、流速以及流向资料对模型进行了验证。对相关文献和IPCC报告进行总结归纳,得到2100年海平面保守上升值约为0.5 m。运用验证好的数学模型对海平面上升0.5 m后长江口洪季水动力进行了数值模拟。计算结果表明:海平面上升后,涨潮时间增长,落潮时间缩短;海平面上升0.5 m后,长江口南北支、南北港以及南北槽高潮位增加了0.43 m–0.46 m,高潮位增幅沿程向上减小,北支上段涨潮动力受阻较明显(潮位增幅较大);海平面上升0.5 m后,北支流速增幅比南支大,北支上段落潮流量增幅达82.8%,对北支水道的发展有利。总体而言,海平面上升对目前长江口沿岸的标准构成了一定威胁,但对已经衰退的北支水道有利。     

MIKE11模型在东苕溪水源地水质预警及保护的应用

基于浙江省东苕溪干流水文特性,结合流域水质与污染物情况,应用MIKE11模型构建了流域水动力和水质耦合模型。率定河道糙率为0.018–0.022,氨氮降解系数为0.07–0.10/d,总磷降解系数为0.07;验证模型计算值与实际测定值吻合程度较高。模拟上游水污染突发事件发生后污染物到达东苕溪水源地取水口的时间,以此进行水质预警。计算水源地取水口发生水污染事件后不同水期条件和不同污染物的情况下需要的上游自净稀释水量,以保障饮水安全。