汕头港外拦沙堤建设前后榕江河口水体交换能力的数值模拟

为了研究汕头港外拦沙堤建设前后榕江河口水体交换能力,建立了平面二维水动力数学模型以及平面二维对流扩散模型,率定后水动力各要素与实测值吻合较好。运用二维对流扩散模型计算了工程前后洪、枯季情况下的水体半交换时间,结果表明:榕江河口水体交换能力较强,工程前枯季榕江河口的水体半交换时间为373 h,洪季为58 h;拦沙堤建设以后,汕头港出海航道水域的潮差、平均流速均有所减小,水体交换能力稍有减弱,枯季水体半交换时间为376 h,洪季为59 h。工程前后枯、洪两季榕江河口水交换时间分别相差3 h和1 h,说明拦沙堤的建设对榕江河口水体交换能力影响很小。     

基于水动力数值模拟的罗源湾水体交换周期及纳潮量计算EI北大核心CSCD

为了分析罗源湾水动力特性及流场情况,建立了基于Mike21的罗源湾水动力数学模型,经率定得到模型湾内海域Smagorinsky系数为0.28,糙率为0.024~0.035,风拖曳系数为0.0010~0.0015。利用该模型模拟计算了罗源湾水体交换周期及纳潮量,结果表明:涨落潮时,罗源湾流速在0.20~1.56 m/s,湾口及可门水道水动力条件好,北岸及西北角水动力条件较差,北岸受湾外海域潮波影响程度低于南岸;罗源湾水体半交换周期约为15 d,15 d、30 d、45 d和60 d后罗源湾水体平均交换率分别为48.5%、69.3%、78.8%和85.5%;秋季时罗源湾平均纳潮量为5.73亿m^(3),大潮纳潮量为7.07亿m^(3),小潮纳潮量为4.40亿m^(3)。建议在罗源湾入海污染源通量管控过程中,综合考虑海域自身水动力条件,合理控制罗源湾西北角入海污染物排放量。     

深基坑半刚性半柔性支护结构及力学特性分析

深基坑半刚性半柔性支护适用于建筑物密集,施工场地狭小的岩质深基坑支护。通过ＡＢＡＱＵＳ有限元软件对深基坑半刚性半柔性支护的作用机理及力学特性进行分析。分析得出,由劲性桩承受开挖步荷载并传至上部已施工的预应力锚杆及下部未开挖土体,保证了开挖过程中的基坑稳定性;劲性桩的弯矩及剪力数值计算结果很小,满足强度要求;半刚性半柔性支护与预应力锚杆柔性支护相比,基坑侧壁的水平位移和基坑外侧地表沉降显著减小,基坑侧壁水平位移变化更均匀,支护效果更优;与桩锚支护相比,变形形态相近,最大水平位移发生位置向下转移,最大水平位移值及最大地表沉降值均较小。     

水库潮汐式调度对支流水动力影响研究——以三峡库区支流小江为例

三峡水库蓄水运行后,库区支流在春夏季时有水华暴发,对水质造成了一定影响。大量研究表明,通过水库调度改变库区支流水动力条件,抑制水华发生是可行的。采用Delft3D模型对三峡库区支流小江渠马-双江大桥段进行模拟研究,以探明潮汐式调度对库区支流水动力的影响,为抑制库区支流水华发生进行生态调度提供理论支撑。研究结果表明：三峡水库开展潮汐式调度对小江的水流具有扰动作用,整体趋势表现为水位抬升期回水区中、下游段流速值均有所减小,水位下降时流速值有所增加,基本与河口水位变化的步调保持一致;调度期水位变幅越大,流速的扰动越大;水位抬升期表现为流速减小幅度随调度水位变幅的增加而增加,水位下降期表现为流速增加幅度随调度水位变幅的增加而增加。     

人工岛对潮汐河口水动力特性的影响分析

以山东某具有代表性的在建人工岛为实例,采用数值模拟的方法,建立人工岛附近海域的水动力模型和波浪模型,对区域径流、风生流、潮流、波浪进行数值模拟,分析人工岛对河口、海岸水动力环境的影响,探究人工岛作用下河口、海岸水沙运动规律,为人工岛的规划和设计提供依据。     

中小城市排水系统排水能力和内涝特性分析——以涡阳县为例

随着城市化进程的加快,城区不透水面积逐渐增加,大多数中小城市的排水管网建设标准相对滞后,中小城市面临严重的内涝风险,研究城区产汇流特性对于城市内涝防治具有十分重要的意义。本文以涡阳县南城区为研究对象,首先利用临近地区水文资料、高精度的遥感影像和DEM共享数据,借助ArcGIS平台和SWMM开源软件,通过综合径流系数法对模型进行率定,并从综合径流系数、降雨径流产汇流关系和实测降雨产生的积水深度对模型进行验证,分析研究区典型暴雨下的管网满管和积水情况,评估排水系统的排水能力和城区的内涝风险。然后,对内涝严重区域进行有针对性的内涝分析,并分析低影响开发措施对城区内涝的影响。结果表明:(1)排水系统在暴雨降雨重现期0.5a及以下,基本可以满足排涝要求;排水系统在暴雨降雨重现期1a及以上,均不能满足排涝要求。(2)低影响措施对城区内涝有很好的缓解作用。该研究方法可为资料缺乏地区,尤其是中小城市内涝分析和防洪减灾提供参考。     

三峡库区干支流水体交换特征初步研究——以朱衣河为例

通过对三峡库区中部典型支流朱衣河与干流界面水动力参数、河口流场强度与特征的分析,计算了干支流水体交换通量,进而探讨水库运行各个时期干支流水体交换情况及其对库区水环境的影响。结果表明,朱衣河河口水体具有双向流动特性,水库运行各个时期干支流交界面进出水体分布不同,流速差异显著;不同季节与水库运行期河口流场相应表现出上下分层、左右分布,以及进出流量差异显著等特征;尽管朱衣河河口净流量较小（全年大部分时期小于100 m3/s）,然而双向水流结构的存在致使水体有效交换量相对显著（约为净流量的5～10倍）。根据朱衣河实测数据及相关资料,初步推算了库区干流水体参与干支流水体交换的比例,得出全年平均交换率为204 %,1月份最高,达343 %。     

串列布置下倒角柱体绕流数值模拟及水动力特性分析

为研究串列布置情况下,倒角变化对柱体绕流水动力特性的影响,该文采用大涡模拟方法研究了在雷诺数Re=3 900和间距比L/D=3条件下,6种不同倒角(R⁺=0.0、0.1、0.2、0.3、0.4和0.5)串列布置的柱体三维流场,模拟工作验证有效。分析了柱体后方水动力参数、瞬时流场和时均流场的变化情况,分析结果表明：随着倒角增大,上下游柱体的平均阻力系数C_d-ave变化趋势相反,上游柱体C_d-ave逐渐变小,而下游柱体的C_d-ave逐渐上升且均为负值;随着倒角增大,上下游柱体Sr数值相同并出现先增大后减少的趋势;两柱体之间的回流速度曲线下切深度明显增加,速度最小值出现处从下游柱体两侧向中心不断变化;串列布置下游柱体尾流宽度显著变小,在间距比L/D=3条件下,剪切层的初始分离均发生在上游柱体倒角转折处,并附着于下游柱体前端及两侧。该研究结果可为柱体绕流研究及相关工程应用提供参考。     

入太湖河道水质达标研究——以无锡新区伯渎港为例

利用河网区非稳态水量、水质数学模型及水文、水质、污染源同步观测资料,推求了河道糙率及水质降解系数。通过建立的河网模型计算了不同水质、水量及污染源条件下伯渎港河COD、氨氮水质浓度,对伯渎港河的水质达标性进行了研究,提出了使水质达标的工程措施。研究表明,边界水质条件对伯渎港水质达标影响很大,要根治水环境,必须从源头抓起,进行截污。     

深基坑地下连续墙施工期变形特性分析——以武汉光谷广场地铁站施工为例

为了探索施工期深基坑的变形特性,结合武汉市地铁光谷广场站深基坑工程实际,采用FLAC3D数值模拟软件,考虑基坑的实际施工开挖步序,对深基坑工程地下连续墙在相应支护体系下开挖过程中的变形特性进行了数值模拟,得到了采用地下连续墙支护结构的基坑开挖至不同深度时的变形场.根据变形场,分析得出了基坑各部位的变形特性,及最大水平、沉降变形量.通过对比分析发现,数值模拟结果与前期现场监测结果基本吻合,说明数值模拟分析结果对深基坑施工具有一定的指导意义,支护结构设计参数能够满足施工要求,可为其他类似基坑工程支护参数的选取提供参考.     

圆端形墩台尾迹水动力特性开缝控制三维数值分析

水流绕流水闸闸墩、导流墩等水工建筑物后产生旋涡分离流,其三维尾迹结构水动力特性复杂,对旋涡分离流进行流动控制,不仅是闸墩优化设计的需要,而且关系到工程运行的效率和工程安全。在验证三维水动力数学模型的基础上,对圆端形墩台开缝后的旋涡分离流和流动控制的三维水动力特性进行了研究,对比了无缝与开缝墩台方案下纵向、横向和竖向方向的时均流速分布,紊流动能以及紊流强度分布等水力学指标,探究了开缝墩台水动力特性。分析表明,墩台开缝后可以明显改善墩台后方的水流结构,开缝位置越靠近水深的中部位置,对墩后尾流旋涡的抑制越大,对绕流墩台绕流的控制越来越好,水深中部位置开缝最大程度的影响了开缝墩后的上部水流和下部水流,使得开缝对时均流速的影响最大,开缝对旋涡的抑制也最大最佳。为抑制墩后的旋涡对工程的不利影响,工程的设计中应首先确定墩台后的水深,开缝位置应尽量设置在墩台后水深的中部位置。     

水库水位—泄量关系计算分析——以白草坪水库为例

通过对白草坪水库水位—泄量关系进行计算分析,为水库调洪演算提供科学合理的前提条件,并为类似工程分析提供借鉴.     

青藏高原水体特征遥感影像分析——以那曲地区为例

遥感技术是青藏高原水体资源研究的重要手段之一，各类型水体在不同的遥感影像中具有不同的特征。水体特征分析及其提取方法的确立是进行水体动态监测、洪涝灾害、水文参数设置等研究的前提。本文以西藏那曲地区为例．通过多源遥感影像中的水体特征分析，探索各类水体特征的解译提取方法。     

基于生态安全的地下水开采方案分析——以包古图水源地为例

根据包古图水源地丰富的勘探资料、多年的地下水开采量及水位观测资料,建立了水源地水流数值模型,并对不同开采方案下的地下水位变化进行了预测。以水源地南部保护区生态安全作为约束条件,通过分析不同地下水位对灌木林生长的影响,确定了基于生态安全的地下水开采方案。更多还原     

太湖流域典型支沟生态环境调查研究——以新沟河为例

为应对太湖流域水污染问题,我国2005年开始实施了引江济太工程,提高了太湖湖区和引排干流的水体自净能力和水环境容量,而对于太湖流域众多分支河网水质的直接改善作用有限,该部分相关研究与关注也较少。以引江济太工程主要通道新沟河为例,选取典型支沟(湖)开展多种生态环境因子的调查与分析。研究结果表明:支沟(湖)均为Ⅳ类以下水质,其中大部分为劣Ⅴ类,主要特征污染因子为氮磷营养盐等;浮游植物Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度相对较高的河段出现在北阳湖、西横河西段等区域。总体上支沟(湖)生态环境情况空间分布特征明显,环境质量健康程度如水质级别、富营养化程度、生物物种多样化和均匀化等指标,均与不同区域的水体交换能力和环境容量表现出显著的相关性。从污染源的角度来看,支沟(湖)的生态环境威胁主要来自于生活污水排放与富营养化等陆源污染。     

输配水系统封闭式进水池水力响应三维仿真 −以滇中引水二期工程龙泉泵站为例

以滇中引水二期工程龙泉分水口泵站进水池为例,采用 Flow-3D 软件建立封闭式进水池三维仿真模型,选 取泵站正常运行及水泵瞬时启闭等典型工况,分析其过渡过程中进水池的水力响应特性。结果表明：泵站按设计 流量正常运行时,进水池水位与总干渠水位相比略有降低;水泵的瞬时启闭会导致进水池水位在短时间内出现骤 降或骤升,初步设计预留的 1.5?m 超高可以满足安全运行的水位要求;封闭式进水池具有抑制水力过渡过程中水 位波动的优势,在最不利工况下,池内水位骤降及骤升不会导致水泵吸上真空高度过大或前池顶穿等情况,进水 池初步设计方案可行。研究结果可为龙泉分水口泵站进水池的设计运行提供重要依据,亦可为其他类似工程设 计及运行调度提供参考。     

大坝瞬时溃决水流数值模拟——以Malpasset水库为例

建立反映天然条件下大坝瞬时溃决水流特点的数学模型,模型采用有限体积法对二维浅水方程进行非结构离散,利用Roe格式的近似Riemann解来计算网格界面处的通量。为避免采用堰流公式估算溃口流量带来的误差,将水库库区与大坝下游的计算区域统一划分计算网格,溃口处流量由计算格式自动识别。以Malpasset水库为例,对数学模型进行了验证。通过与实测数据的比较可以看出,该模型较好地模拟了大坝瞬时溃决后的洪水运动过程,模拟结果可以为溃坝洪水风险分析提供科学依据。     

人工湿地数值模拟研究——以山东平阴湿地示范区为例

人工湿地作为污水处理的有效方式,越来越受到人们的广泛应用。平阴湿地示范区的建立主要是对污水处理厂的中水进行深度处理,并考虑湿地的中水净化效果及景观效应。采用MIKE21水动力模型对初始状态下的湿地进行了二维流场模拟,并将模拟与实测的水位和流速值分别进行比较,结果表明,模拟的精度和结果良好,基本能够满足要求;分析了初始状态下湿地示范区存在的问题,在更好的实现湿地示范区污水净化效果的基础上,提出了两个改进方案,并通过比较分析,确定改进方案二为有利于污水净化的最优方案。本研究不仅为今后湿地的二维水质模拟、以及结合植物净化效果研究提供了依据,也可以解决山东南水北调沿线乡镇一级中水的再处理问题,为沿线生态环境恢复提供重要依据。     

应力-渗流-化学多场耦合作用下混凝土蠕变特性试验研究——以龙口港工程为例

为研究混凝土在海水侵蚀、荷载及水力渗透复杂条件下的蠕变特性,对不同浸泡时间条件下的港口混凝土进行三轴分级加载蠕变试验。试验结果表明:①海水侵蚀对港口混凝土强度具有明显的弱化效应,浸泡时间为0,30,60,120 d下混凝土的长期强度分别为12.8,11.5,10.6,10.2 MPa;②随着海水浸泡时间的增加,混凝土试件的初始渗透率逐渐增加,浸泡时间为0,30,60,120 d下混凝土初始渗透率分别为8.15×10^-17, 1.12×10^-16, 1.49×10^-16, 1.60×10^-16 m²,海水的腐蚀效果逐渐降低,初始渗透率与腐蚀时间之间呈负指数关系;③改进的西原模型非线性蠕变本构方程与试验数据拟合效果理想,决定系数分别达到0.98,0.96,0.95,0.92,能较好地反映港口混凝土在应力-渗流-化学多场耦合作用下蠕变变形的阶段性特征与时效特征。研究结果可为我国港口工程的长期运行提供指导性参考。