黄河干支流交汇河段污染物传输模拟研究

为了研究黄河干流与支流交汇河段水质演变趋势,从水环境系统变化规律出发,以黄河小北干流与汾河入黄河交汇河段为研究区域,建立实尺度三维大涡模拟模型,实现高精度污染物传输模拟。结果表明：汾河入黄河干流交汇口横断面流速不均匀系数大,水流流速分布不均,紊动能最大值为0.036 m²/s²,汇合口下游左岸形成了较大范围的低流速区,引起污染物滞留;受地形影响,在汾河入黄后污染物在汾河入黄口下游形成约11 km长的污染带;计算区域河段宽深比大,污染物垂向混合扩散效应极小,扩散过程以二维为主,污染物横向扩散梯度与水体紊动能分布显著相关。     

三维数值波浪水槽内孤立波特性分析

内孤立波对密度层化水体的水动力及分层特性具有显著影响。为揭示内孤立波特性,建立了规则地形下可有效模拟弱非线性内孤立波的分层流三维数值波浪水槽,研究了内孤立波在规则地形条件下的传播,成功捕捉到了水体表面存在的辐聚流和辐散流,探讨了内孤立波传播过程中流速、紊动能和紊动能耗散率的分布与演化特性,为进一步利用数值波浪水槽研究内孤立波能量特性分布、改善层化水体的水生态环境提供了可靠的方法与手段。     

香溪河库湾水温分布特性及其对悬浮颗粒物垂向输运的影响

针对三峡水库蓄水后香溪河库湾水温分布特性进行了数值研究。研究表明,香溪河库湾属于季节性水温分层型水体,在分层期会伴有温跃层的出现,在此基础上讨论水温分层对水体中悬浮颗粒物垂向输运的影响。通过推求沉速与水温分布的相关关系,发现水流在紊动条件极其微弱的情况下,水温分层可同时引起悬浮颗粒物的沉降速率呈现梯度分布状态,因此,易造成悬浮颗粒物在温变层的富集,最终将导致物质浓度在垂向上出现分层现象。     

水温分层对水体中悬浮颗粒物垂向输运影响的研究

针对三峡水库蓄水后香溪河库湾水温分布特性进行了数值研究。研究表明,香溪河库湾属于季节性水温分层型水体,在分层期会伴有温跃层的出现,在此基础上讨论水温分层对水体中悬浮颗粒物垂向输运的影响。通过推求沉速与水温分布的相关关系,发现水流在紊动条件极其微弱的情况下,水温分层可同时引起悬浮颗粒物的沉降速率呈现梯度分布状态,因此,易造成悬浮颗粒物在温变层的富集,最终将导致物质浓度在垂向上出现分层现象。     

三峡水库香溪河库湾潮成内波数值模拟

针对三峡水库香溪河库湾水温分层所产生的水生态环境问题,建立了考虑水体表面风应力及热交换的水动力与水温相互耦合3维数学模型,根据实测定解条件,数值模拟证明了香溪河库湾水体具有季节性水温分层特征,水库调峰运行将使河口水体产生"潮汐式"往复运动,并在库湾引发潮成内波;数值模拟给出了潮成内波作用下库湾水温和流速垂向分布随时间的演化,成功捕捉到不同水深处水温波动以及水体上下层运动方向相反的交替流现象。研究成果表明内波对于水体水动力及水温分布具有显著影响,激发和利用内波,可望起到抑制水温层化、改善水体水生态环境的作用。     

城市雨水资源利用探析

城市化进程破坏了城市的天然水文循环,会引起城区地下水位下降和城市雨洪的发生.研究城市雨水资源的有效利用模式,收集、调蓄利用雨水资源,补充地下水,减少雨水径流,对城市的可持续发展具有重要意义.     

多目标协控下伊洛河自净需水流量研究

建立基于河道边界条件水动力学与水质相耦合模型,结合伊洛河生态系统特点及功能性需水组成,以河流水功能区水质目标作为协控因子,进一步考虑伊洛河河口黄河鲤繁殖期对水质的要求进行自净需水流量计算。结果表明,伊洛河在现状排污与控制排污条件下,黑石关断面达到水功能区水质目标Ⅳ类的自净需水流量分别为14.00 m~3/s和8.00 m~3/s;满足4—6月基本维持鱼类正常繁育水质要求的自净需水流量为13.62 m~3/s,维持鱼类良好繁育状态下水质要求的自净需水流量为35.80 m~3/s     

交汇角对明渠交汇口污染物输运特性影响的数值模拟分析

针对等宽矩形断面明渠交汇口建立三维两相流水动力-污染物耦合数学模型,将污染物视作保守物质,不考虑其降解作用。该耦合模型以雷诺应力模型为基础,定量研究不同交汇角工况下交汇口的分离区几何特性及污染物输运规律。计算结果表明：交汇口分离区几何形状、污染物分布特性均存在明显的三维特征,且受交汇角影响;交汇角较大时分离区的几何对称性更强,不同交汇角下断面环流的位置不同,污染物的分布也不同,污染带最大宽度、混合界面宽度均随交汇角的增大而增大;分离区及其上游污染物混合速率随交汇角的增大而加快,在流速恢复区及其下游,混合速率基本不受交汇角影响,其沿程变化符合指数函数关系。     

湖库水温计算方法及结果分析

对湖库水温计算经验公式法和数学模型法进行了详细介绍,将两种方法分别用于三峡水库香溪河库湾水温计算中,发现采用经验公式法与数学模型法计算结果与实测值相比的RMSE分别为1.063 ℃和0.349 ℃,因此数学模型法比经验公式法计算精度高。另外,经验公式法仅能给出水温沿垂向的变化,本文所建立的水温与水动力相互耦合数学模型能够全面描述研究区域的三维水温分布特性。