三维水动力学方程模拟太湖风生流

运用垂直方向分 3层、时步为 1 2 0s、水平网格距离为 1km的三维水动力模型 ,计算了 8种风向下的风生流。选取典型风向比较分析不同风向下的太湖风生流的结构特征 ,得出结论 :湖区风场决定太湖风生流流型及方向 ,且对峙方位风场形成的风生流流向几乎相反 ,与现有成果的结论基本一致     

基于水动力和生物多样性的瀛湖湖底形态研究

瀛湖为上海市崇明岛一待建的人工湖,为了形成合适的水动力条件,达到改善并维持良好湖泊水环境的目的,分析并设计了瀛湖湖底造型。基于Delft-3D模型,结合湖区的平面形态,建立了瀛湖的三维水动力模型。利用所建立的模型计算出湖泊风生流三维流场,并根据计算结果分析了湖区的分层水流流态、流速大小,从水动力的角度结合生物多样性要求论证了湖底地形设计的合理性,为该工程的设计及今后的运行提供了理论依据。     

太湖风生流及污染物输移扩散数值模拟

建立高精度的太湖三维风生流数值模型和风生流-污染物耦合数值模型,分析了盛行风作用下的太湖风生流特征和风生流驱动下的太湖污染物输移特征。结果表明:稳定后的太湖风生流场,表层流速大于底层流速,表层流向基本上同风向一致,底层流向则与表层大致相反,具有补偿流的特征;风向能显著影响太湖风生流的形态和结构;在垂向扩散作用下,太湖污染物质量浓度沿水深方向上近似均匀分布;在定常风作用下,太湖北部的湖湾区出现多个小尺度闭合环流,不利于污染物的输移扩散,对太湖水环境会产生不利影响。     

白沙象湖水动力模型分析

针对象湖在规划设计中的初步成果,建立象湖的水动力学模型。通过象湖的水动力模型,模拟不同补水换水方式下的流场分析及对湖区水动力条件的影响,评估风生流对湖区水动力的影响,并对象湖整体建筑物方案进行优选分析,为探索满足象湖水功能区划水质目标的运行方式及湖区水质的维护措施提供参考。     

基于Delft-3D的湖底形态研究——以上海迪士尼中心湖为例

湖底形态设计应促使湖泊形成变化的生境,有利于形成湖泊生物群落的多样性和较为完整的生态系统及良好的水动力环境,有利于湖泊功能的实现以及维护较好的湖泊水质条件.采用三维水动力学模型Delft-3D进行研究,结合中心湖的平面形态,分析在不同的湖底造型条件下,湖区内进出水以及表面风应力引起的吞吐流、风生流的流态及流速大小分布,根据计算结果,经综合分析推荐最佳湖底地形..     

基于三维浅水模式的太湖水动力数值试验-盛行风作用下的太湖流场特征

基于三维浅水动力模式，对太湖不同定常风作用下的整层平均流场和分层流场特征做了模拟，结果发现在无旋风场的情况下，可产生有旋流场。经分析发现，有旋流场为湖底地形变化所致，若在均匀平坦的湖底地形情况下，流场中除边界以外任一点的涡度为零。在方向相反的不同定常风作用下，其环流形势相似，环流个数相等，但涡度值呈现反位相特征。数值试验表明，在定常风作用下，太湖表层流完全为风生流，流向与风向平行，中间为过渡层，底层流向相反，为补偿流，在增水区域，下沉运动强烈，而减水区域则出现较强的上升补偿流，形成封闭环流。     

大型浅水湖泊水动力特性数值分析

准确模拟太湖水流动态变化特性及水动力特征对模拟、预测污染物迁移转化规律以及理解水流运动与污染物相互作用机制具有重要的实用价值。以环境流体力学(EFDC)模型为基础,收集2009年-2010年水文、气象数据及湖区地形数据,并考虑引江济太工程对湖区的影响,建立符合太湖湖区水流特性的水动力模型。模型模拟结果表明最大风向、最大风速的组合方式模拟出来的流场情况最接近真实湖体流场,引江济太工程对湖流的影响微小,模型的水动力模拟效果良好。     

定常风场下的太湖风生流水动力特征研究

太湖的主要流动类型为风生流,本文采用数学模型模拟了四种定常风场作用下的太湖风生流水动力特征,总结了风向对太湖风生流分布的影响。研究结果指出：东南风与西北风作用下太湖主湖区存在西部环流、中部环流和北部环流三个大尺度环流,北风与南风作用下太湖主湖区仅存在西部环流和中部环流两个大尺度环流。东南风和西北风作用下,太湖北部竺山湾东北部、梅梁湾东南部和西北部及贡湖湾东北部存在大尺度环流。东风与南风作用下,竺山湾西部、梅梁湾东南部和中部南北两岸及贡湖湾东部存在大尺度环流。定常东南风作用下,太湖表面流向与风向相同,底层流向与风向相反,流向拐点一般出现在相对水深hc=0.8处。     

风生流水动力特性试验研究

从以往对太湖和其他浅水湖泊的研究来看,水流走向主要受湖泊表面的风向支配,主要运动形式是由风驱动而形成的风生流。为了研究浅水湖泊风生流的基本特性,构建了一套模拟风生流的水槽试验装置,模拟了15m/s风速下的风生流,并采用高采样频率PIV系统对风生流水动力特性进行了精细的测量,获得了风生流的垂向流场信息。试验表明该系统测量结果符合风生流的形成规律,具有模拟风生流的能力。通过不同流程处、相同风速下风生流时均流场、水平流速、涡量、紊动切应力和紊动强度垂线分布的对比,分析了风生流的水动力特性。风生流水槽试验的结果可以为今后进一步深入研究浅水湖泊风生流提供基础数据。     

干旱区湖泊风生流特征研究

以新疆博斯腾湖为例,建立干旱地区湖泊三维水动力数学模型,通过对不同工况计算结果的比较分析,研究博斯腾湖风生流形成过程,环流结构和影响因素。结果可知,大湖区流场主要是由风场作用引起,而风向对大湖区环流结构有显著影响。风速大小的改变对博湖风生流形态的影响不大,风速越大,湖区水域流速越大,环流强度增加便于大湖区水体的交换。     

太湖流域河网水动力学模型的改进

本文对太湖流域１．０版的本的河网水动力模型进行了修改完善，解决了其中存在的节点水量水平衡、立交和环湖口门处理不恰当等问题，并利用该模型对太湖流１９９６年 期进行了水利计算，表度较为满意。     

Sediment transport following water transfer from Yangtze River to Taihu Basin

To meet the increasing need of fresh water and to improve the water quality of Taihu Lake, water transfer from the Yangtze River was initiated in 2002. This study was performed to investigate the sediment distribution along the river course following water transfer. A rainfall-runoff model was first built to calculate the runoff of the Taihu Basin in 2003. Then, the flow patterns of river networks were simulated using a one-dimensional river network hydrodynamic model. Based on the boundary conditions of th...     

Hydrological response to climate change and human activities: A case study of Taihu Basin,China

Climate change and human activities have changed a number of characteristics of river flow in the Taihu Basin. Based on long-term time series of hydrological data from 1986 to 2015, we analyzed variability in precipitation, water stage, water diversion from the Yangtze River, and net inflow into Taihu Lake with the Mann-Kendall test. The non-stationary relationship between precipitation and water stage was first analyzed for the Taihu Basin and the Wuchengxiyu(WCXY) sub-region. The optimized regional and urban regulation schemes were explored to tackle high water stage problems through the hydrodynamic model. The results showed the following:(1) The highest, lowest, and average Taihu Lake water stages of all months had increasing trends. The total net inflow into Taihu Lake from the Huxi(HX) sub-region and the Wangting Sluice increased significantly.(2) The Taihu Lake water stage decreased much more slowly after 2002; it was steadier and higher after 2002. After the construction of Wuxi urban flood control projects, the average water stage of the inner city was 0.16 e0.40 m lower than that of suburbs in theflood season, leading to the transfer of flooding in inner cities to suburbs and increasing inflow from HX into Taihu Lake.(3) The regional optimized schemes were more satisfactory in not increasing the inner city flood control burden, thereby decreasing the average water stage by0.04 e0.13 m, and the highest water stage by 0.04 e0.09 m for Taihu Lake and the sub-region in the flood season. Future flood control research should set the basin as the basic unit. Decreasing diversion and drainage lines along the Yangtze River can take an active role in flood control.     

太湖湖流对波浪的影响机制研究

根据基于动谱平衡方程的SWAN模型和湖流三维模型,分别对太湖波浪和湖流的生消过程进行了动态模拟,并研究了太湖湖流对波浪的影响。结果表明:湖流模型和SWAN波浪模型可以较好地模拟风作用下太湖湖流和波浪的生成和传播过程;太湖流场对波浪场具有一定影响,风速越大,影响越显著,同时也受风向影响;沿岸区波浪受湖流影响更加显著;湖流对波浪的影响基本上呈现湖流波浪同向时,有效波高增大,波速增大,波长增长;反向时有效波高减小,波速减小,波长缩短的特征。     

A Numerical Study of the Niagara River Discharge Near-Shore Flow Field in Lake Ontario

A two dimensional explicit finite element hydrodynamic model was developed to study near shore flow circulation near the mouth of the Niagara River discharge into Lake Ontario and to investigate the influence of grid spatial resolution on the model results. An extensive set of numerical experiments was carried out, using more than 40 different numerical grid meshes. Lagrangian tracer paths were calculated to illustrate the flow trajectories under different hydrodynamic forcing conditions and good comparison with field data reported in the literature is shown. Spatial step sizes of slightly less than 100 m were found to be sufficient for modeling near-shore flow structure, while much larger steps (several km) were used farther off-shore. This model allows a better understanding of the effects of various forcing conditions (primarily wind) on the flow and mixing characteristics of the Niagara River discharge and formation of the coastal boundary current along the southern shoreline of Lake Ontario.     

太湖长兜港固体悬浮物再悬浮的室内模拟

定量研究浅水湖泊动力扰动与沉积物再悬浮的关系,目前仍是湖泊研究中的难点之一。实验利用再悬浮发生装置,对太湖长兜港沉积物风浪扰动进行室内模拟,建立扰动强度与有效波高之间的关系,定量分析风浪对太湖水体中悬浮物的影响及固体悬浮物在水体中的垂向分布,初步得出风浪对太湖沉积物扰动深度一般在毫米级的结论。     

风应力拖曳系数选取对风生流数值模拟的影响

在风生流的形成中风应力起决定性作用,风应力拖曳系数决定了大气与湖泊间的动量传输率.风应力拖曳系数随风速而变化,与水面粗糙度有关.本文采用五种与风速有关的风应力拖曳系数表达式进行水槽风生流和太湖风生流的数值模拟,与将其视为常数情况相比较,发现风应力拖曳系数取为和风速有关的表达式时,计算结果的精度有较明显提高.对比各表达式模拟结果,采用Large and Pond给出的风应力拖曳系数公式的模拟效果为最好.