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。     

HSPF模型在渌水流域洪水预报中的应用

近年来,流域暴雨洪水灾害事件频发,准确、可靠的洪水预报是有效预防和抵御山洪灾害的重要措施。以渌水流域为研究区域,构建HSPF半分布式模型,选取流域2013～2020年洪水资料中代表性较好的场次洪水完成模型参数的率定和验证,并采用确定性系数、相对误差等指标进行洪水模拟精度评价。结果表明,该模型在渌水流域场次洪水模拟中表现良好,15场洪水模拟的峰现时间、洪峰流量合格率分别为100.0%、80.0%,洪量及径流深的模拟合格率均为93.3%,确定性系数均值为0.80,总体预报精度达到乙级,说明构建的HSPF洪水预报模型在渌水流域具有较好的适用性,可为该地区的洪水预报提供依据。     

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.     

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。     

湘江下游水位变化趋势与河床演变关系研究

湘江为长江中游洞庭湖水系的主要支流,是湖南省最大的河流,认识湘江水位的变化规律和趋势可为湘江流域乃至洞庭湖水系的保护和管理提供依据。利用M-K检验法分析1990-2014年湘江下游水位变化规律,基于实测地形数据分析湘江下游河段河床演变,并探讨湘江下游水位变化与河床演变之间的关系。结果表明:1990-2014年湘江下游年均水位整体呈下降趋势,长沙站、湘阴站和营田站水位均于2011年下降到历史最低点,分别为26. 62、24. 69和24. 42m,枯水期水位下降尤为明显。1990-2014年汛期最高水位呈缓慢下降趋势,枯水期最低水位总体上呈下降趋势,同流量下汛期水位变化不明显,枯水期水位基本上呈降低趋势。1983-2015年典型纵横断面出现2种形式,分别为横向展宽和纵向大幅度刷深,湘江下游河床下切严重,其中铜关滩下切深度达15. 7 m。汛期水位的变化与来水来沙及河床演变有关,枯水期水位下降主要归因于河床下切。     

水力旋流器原位处理疏浚泥水研究

环保疏浚的关键在于疏浚泥水的妥善处理与处置。为解决异位处理存在的能耗高、占地面积大、容易引发二次污染以及工程投资效益低等问题,采用水力旋流器对疏浚泥水进行原位处理,探讨了疏浚泥水性质、操作条件和结构形式等对疏浚泥水固液分离效率的影响。结果表明,水力旋流器处理疏浚泥水具备运行负荷高、结构紧凑、占地面积小的显著特点,是疏浚泥水原位处理的适宜装备。试验条件下,当处理负荷为1.3 m~3/h时,分离效率可达75%以上,相应的水力停留时间仅为4~5 s;疏浚泥水中固体颗粒粒径越大、含固率越高,水力旋流器的分离效率也越高;水力旋流器的最佳处理负荷为1.3 m~3/h,最佳分流比为0.13~0.15;水力旋流器的最佳锥体锥角与处理负荷有关,当负荷为1.3 m~3/h时,最佳锥角为5°;适当增大溢流/底流管管径,有助于分离效率的提升。     

新型防洪减灾措施在洞庭湖中的模拟应用研究

为提高洞庭湖的防洪能力及增强其枯水期供水能力,提出了适用于洞庭湖区的新型防洪减灾措施——“河湖分离”方案。通过采用数值模拟方法,以洞庭湖1996年型洪水为例,探讨了“河湖分离”方案对洞庭湖区防洪效果的影响,并统计分析了在应用该方案后洞庭湖1996-2014年的蓄水能力。结果表明：洞庭湖实施“河湖分离方案”后,若遇1996年型洪水,湖内有效防洪库容可由1996年的20.91×10⁸ m³增加至119.01×10⁸ m³,从而增强了洞庭湖的削峰能力。通过统计分析发现,洞庭湖具有很大的蓄水潜力,即使在年极端干旱年份（比如2006及2011年）,“河湖分离”方案仍能使得洞庭湖的可用蓄水量超过18.0×10⁸ m³,这说明“河湖分离”方案能有效地缓解洞庭湖区季节性缺水的状况。     

单株和簇状植物分布方式对消波的影响试验

在波浪水槽中规则波和不规则波水力条件下开展多组次物理模型试验,探究单株和簇状刚性植物分布方式对消波特性的影响。结果表明,单株-矩形分布植物带密度相同时,适当增加相邻植物间沿流向的距离,消波效果增强;对于单株-交错分布植物带,拖曳力系数随植物间距以及植物淹没度的增大而增大;对于簇状植物带,透射系数随单簇内植物株数的增加以及簇中心间距的减小而减小。在试验条件下得到了植物带消波效果与水动力因素和植物因素之间的拟合关系式,揭示了植物分布密度和分布排列结构对植物消波的影响。