浅水湖泊含泥沙影响的水质模型研究

以水体中的污染物浓度(包括液相和固相)为对象,根据对流扩散过程和紊动力学原理,从理论上导出了三维水流、泥沙和污染物耦合作用的方程;方程的底边界条件采用泥沙动力学理论进行分析和处理,同时给出了含有泥沙通量形式的二维水质方程。以江苏省苏州市澄湖为例,对澄湖有底泥、无底泥时水质进行了计算。结果表明,含内源污染的水质方程的计算结果与实测值吻合更好,这也证实了含底泥影响的浅水湖泊二维水质模型的有效性和实用性。     

一般形式的阻力系数公式及其在挟沙力计算中的应用

对不同流态及流区明渠水流阻力系数的计算公式进行总结。考虑到指数型表达式在进行数学推导及应用时较其他形式更为方便,基于该形式并结合尼古拉兹管流试验资料,推导了各流态及流区明渠阻力系数的具体表达式且得到实测资料的验证。推导过程中,借助明渠当量直径实现管流与明渠阻力系数的相互转换,并依据各流区水流特征的不同,对Christoffersen和Jonson提出的糙率高度公式作了不同简化。将所得阻力系数公式应用于河流及海洋近岸水流挟沙力的计算中,结果表明实测值与计算值相吻合,且所有流区阻力系数表达式形式的统一有利于水流挟沙力计算的简便。     

扩散系数对温排水海域使用面积的敏感度分析

海洋部门对沿海火（核）电站温排水海域使用面积的审批根据数学模型或物理模型确定的温升4℃的最大包络面积来确定。对特定的瞬时点源的二维扩散情况和连续点源的二维扩散情况理论解进行了探讨,并将水质模块RMA4模型在实际海区中进行了运用。结果表明：温度扩散系数E是循环冷却水温排放数值模拟的一个重要参数,不同扩散系数产生不同的海域使用面积。因此,在温排水的数值模拟中应增加参数敏感度分析,并采用实测资料率定和验证。     

海淤泥烧结中的物理化学变化及机理分析

本文以江苏省连云港海淤泥为原料,研究其烧结过程中可溶性盐特别是氯元素含量的变化情况。结果表明:海淤泥中含量较高的离子为Cl~-、Na~+和SiO_4~-,当温度高于600℃时Na~+含量急剧减小,到1000℃时仅剩0.1‰;当温度高于600℃时Cl~-含量也急剧减少,到900℃时几乎降为零。对1000℃烧结的海淤泥进行X射线荧光光谱(XRF)测试表明,氯元素已经消失,机理可能是以氯化氢状态逸出。研究发现烧结温度在1000℃以上时可溶性盐含量极低,能够消除对海淤泥烧结建材的顾虑。     

感潮河段底床阻力特性分析

为更好地了解长江感潮河段的底床阻力特性,在实测资料的基础上,结合流速对数分布的假设及谢才公式和曼宁公式给出了适合长江梅子洲河段(感潮河段)糙率的计算公式,并将公式加入到二维有限元水动力数学模型HSCTM中。数值计算的水位、流速及流场均显示了糙率公式的合理性;从尼库拉兹实验出发结合希夫林松的阻力公式从理论上探讨了摩阻流速和糙率高度之间的关系,并采用长江感潮河段的实测资料印证了两者之间存在间接的线性关系。     

透空式防波堤港内非线性波浪数学模型及应用

在含有水深高阶项的椭圆型缓坡方程中考虑波浪的非线性影响,并基于Behrendt辐射边界条件,推导出了考虑反射、透射边界条件的非线性波浪数学模型.采用椭圆浅滩地形试验结果对数学模型进行了验证,数值模拟结果与试验值符合较好.利用该模型进行某透空式防波堤港内波浪数值模拟,得到了合理的港内波高分布,较好地反映了边界反射或透射对港内波况的影响.