丁坝冲刷坑及下游回流区流场和紊动特性试验研究

通过超声多普勒测速仪NDV对已形成冲刷坑的情况下的丁坝流场和紊动动能进行细致的三维测量,结果表明,冲刷坑的存在使得回流范围比平底情况有所减小,较强的紊动动能主要分布在坝头和冲刷坑内,其中以坝头处水流分离区紊动动能最为强烈,主回流区交界处次之.冲刷坑的存在也使得丁坝后回流区的水流和紊动动能分布有较大调整.     

规则波作用下刚性植物拖曳力系数实验研究

植物的消波特性能有效防止波浪冲刷所造成的岸线侵蚀。在开展根茎叶共同作用下的刚性植物消波实验的基础上,采用Kobayashi和Dalrymple经验公式计算本实验植物模型的拖曳力系数,探究了拖曳力系数变化规律。通过对比分析两种经验公式计算所得的拖曳力系数,发现采用Kobayashi消波模型对于本实验中刚性植物消波模拟效果更好。根茎叶均在不同程度上对于植物消波特性产生影响。拖曳力系数与邱卡数、雷诺数、厄塞尔数及相对水深之间的关系依赖于植物淹没度。针对包含根茎叶的刚性植物,考虑植物摆动因素,对波能耗散方程中阻力项进行修正,提出改进的消波模型。     

孤立波作用下珊瑚礁海岸附近流动特性研究

该文通过基于大涡模拟的三维数值模型研究了孤立波作用下珊瑚礁海岸附近的流动特性,考虑了两种礁坪水深的情况,通过物理模型实验对比验证了礁面上自由液面的空间与时间变化以及流速的时间变化,并运用数值结果进一步分析了流场和涡量场的沿礁变化规律。结果表明:该数值模型能合理地模拟不同礁坪水深下孤立波的浅水变形、破碎和滚波的运动以及波生流的变化。波浪破碎时礁坪上水流由亚临界流向超临界流转变,随后流速沿礁衰减。泻湖内的流速变化不再显著,波浪破碎伴随着强烈的水体涡动,涡动随着滚波的沿礁衰减而逐渐耗散,泻湖中的涡动几乎可以忽略不计。礁坪水深的增大显著降低了礁坪上的涡动强度。     

生态水文学近10年研究进展

生态水文学,作为水文学和生态学交叉的一门边缘学科,是研究水文过程如何影响生态格局以及生态动力变化如何反作用于水文过程的交叉学科。随着淡水资源短缺逐渐成为全球性问题,生态水文学方法成为水资源可持续发展的科学指导依据,其研究也越来越受到重视。介绍了学科定义及国际研究计划和研究特点,主要从两个方面总结了近10 a生态水文学的研究进展:①生态水文学近年来的主要研究内容及成果;②生态水文学的研究热点及未来发展方向。     

湘江湘潭-濠河口河段河道演变特点分析

针对近年来湘江下游枯水期水位过低,洪水期水位较高,下游人为因素不断影响湘江河道的通航条件,本文从不同方面综合分析了湘潭-濠河口河段河床冲淤演变的特点.通过同流量水位变化分析各河段冲淤变化,研究表明湘江总体具有大水淤积、小水冲刷的特点;依据河段中江心洲冲淤变化,得到湘潭-濠河口河段冲淤变化特点,进一步指出不同河段冲刷淤积的原因.     

基于湖心水库的洞庭湖治理新理念

基于"湖心水库"的基本思想,提出"变湖为库、清污分流、蓄洪排污、流水不腐"的洞庭湖全新治湖理念。利用二维水动力模型,分析了西洞庭湖湖心水库建设对行洪、补水、水环境的影响,探讨其运用的可行性。结果表明:湖心水库的分洪蓄水能有效降低西洞庭湖内洪峰水位,缓解湖区的防洪压力;湖心水库的补水在枯水期能有效抬升开湖航道水位,改善通航条件;同时湖心水库的补水增大了开湖航道及湘江尾闾航道内水流流速,加速了水体交换,对洞庭湖水环境有利。     

波浪通过斜坡上潜堤的波能演化实验研究

潜堤是防止海岸侵蚀的常用护岸建筑物,准确的掌握潜堤前后波浪的传播变形规律十分必要.该文以斜坡上梯形潜堤为研究对象,基于波浪水槽实验,通过谱分析探求线性波、非线性波、非规则波通过斜坡上潜堤内部组成能量的变化规律,分析相同的入射波情况下波浪倍频能量演变与堤顶水深大小的关系,得出堤顶水深越小主频能量衰减越大的规律.同时,比较研究线性波与非线性波作用下潜堤前后波能的变化,发现非线性波高倍频能量产生更加剧烈.     

斜坡上梯形潜堤附近流动结构的数值研究

波浪通过斜坡上潜堤时的波形和非线性特性均有显著变化,同时潜堤附近会出现涡流的生成及消散现象,有必要对其深入研究.基于1:20的斜坡上的波浪水槽实验,分析规则波在斜坡上不可渗梯形潜堤附近的动力特性.本文垂向二维波浪数学模型以RANS方程为控制方程,采用非线性涡黏性(各向异性) 紊流传输模型封闭雷诺应力项,利用VOF方法追踪自由表面以及采用源函数造波技术来模拟规则波对斜坡上潜堤的作用,数值计算结果与实验测量数据进行对比,吻合良好.利用数值计算进一步分析了流场、流线、紊动动能及紊动动能耗散率等特性,重点探讨了堤顶水深变化的影响,得到随堤顶水深增大,潜堤的消浪作用将明显减弱.     

饮用水钙硬度去除中CaCO3的均相与非均相结晶行为

为改善化学沉淀法对饮用水中钙硬度的去除效能,开展均相与非均相结晶去除钙硬度研究。通过投加高岭土,构建CaCO_3非均相结晶体系,对比均相与非均相结晶体系物化特性变化、结晶产物晶型和形态,探讨结晶模式对CaCO_3结晶行为的影响。结果表明:饮用水硬度去除中CaCO_3的均相结晶产物以斜方六面体方解石为主,含少量球霰石,非均相结晶产物主要是球形方解石。在较高的C/Ca值条件下,非均相结晶过程同时也伴随着均相结晶过程。非均相结晶过程可以降低CaCO_3结晶临界过饱和度S~*,加快结晶反应速率,提高Ca~(2+)去除率,但提高效果会随着C/Ca值的增加而降低。均相与非均相结晶体系的上清液pH和浊度无显著差异。水厂采用非均相结晶去除Ca硬度时,可以通过适当降低C/Ca值和采用粒径较大的矿物质作为诱导剂,分别达到降低出水pH和浊度的效果。     

坡面流阻力研究进展

坡面流阻力的研究对了解坡面流水流特性、汇流过程、土壤侵蚀和坡面产沙机理都非常重要。本文分5个方面总结了坡面流阻力研究的最新进展:(1)坡面流阻力系数与雷诺数的关系;(2)光滑床面上的坡面水流阻力;(3)粗糙床面上的坡面水流阻力;(4)降雨对坡面流阻力影响的研究;(5)坡面流阻力的计算模型。综合前人研究发现,阻力系数与雷诺数在不同的条件下呈正相关或负相关关系;用叠加法计算不同条件下的坡面流阻力有其合理的一面,也有不足之处;粗糙动床条件下的坡面水流阻力计算模型更接近实际情况。最后,本文指出了当前坡面流阻力研究存在的主要问题和未来需要突破的主攻方向。