三峡水库香溪河库湾水温结构及其对水动力影响的数值模拟

利用Delft3D数值模拟软件,建立三峡水库香溪河库湾z坐标系下三维水动力-水温耦合数学模型,根据2009年实测资料,通过数值模拟分析了库湾在各月的垂向和水平温度分布特征,研究了水温结构对库湾水动力的影响。结果表明,香溪河上游在枯水期垂向水温存在弱分层现象;而库湾水体在4~5月和汛期(6~8月),在距离河口18~30km范围内始终保持稳定分层,但在蓄水期(9~10月)和枯水期(11月~次年2月)仅在库湾底部存在水温分层,并给出了香溪河库湾及河口全年分层异向流动的演变过程,研究结果可为香溪河库湾水生态环境保护提供参考。     

三峡库湾二维随机水质预测模型的研究

在分析香溪河流域污染特点的基础上,建立了一个二维随机水质数学模型,该水质模型将一维水质随机降解模型和二维迁移扩散模型相结合,同时考虑了各水质参数K1,K2,K3和河道横向扩散系数Dy的随机性影响。该模型适用于各种复杂水力条件的排污范围的水体,对于平面二维的任何一个计算点,它都能给出该点水质浓度随机变化的概率分布,用该模型对三峡建库后的香溪河库湾水质进行了预测,其成果可为三峡库区水环境保护及规划治理提供设计数据。     

水动力调控三峡库区支流水华方案初步研究

针对三峡水库蓄水运用后支流库湾春季水华频现问题,利用MIKE 21模型建立了香溪河—三峡库区整体平面二维水动力数学模型,对春季不同水文条件下香溪河口回水区的流速进行了数值模拟。计算结果表明,三峡水库单独调控时,小于香溪河库湾水华的临界流速0.05 m/s,而支流水库单独调控时,在丰水年香溪河口流速可大于0.05 m/s,仅利用三峡水库小幅度水位变动(0.6~1.0 m/d)对支流库湾流速的改善效果十分有限,而利用干支流水库对香溪河库湾流速的联合调控效果明显,可适度控制三峡库区支流库湾水华的爆发。     

香溪河河口处风生流数值模拟研究

基于三维水动力数学模型,以香溪河河口处支流库湾与长江干流为研究对象,分析了该区域在常年盛行风况下,稳定的风生流流场三维结构特征。结果表明,在风速3m/s的NNE风持续作用下,流场达到稳定状态后,总体上水平方向的流速得到了不同程度的提升;香溪河支流库湾内表层、中层水体流向与风向一致,底层流向与风向大致相反,呈补偿态势;而长江干流流向受风力影响相对较小,变化趋势微弱。     

三峡水库支流库湾水流输移水华藻团能力研究

为研究水流对水华藻团的输移能力,将水华藻团概化为水体中的物质粒子,忽略其生物抗力,应用流体力学相关理论推导了水流对水华藻团的粘性阻力,并借鉴粒子在水流中的跟随性分析了不同优势种的水华藻团随水流被输移的效果。研究表明,不同的藻种由于颗粒大小不同而略有差异,但总体上跟随性很好,水流均能对其产生显著的推流输移作用。结合三峡水库香溪河库湾秋季水华过程及对应的水动力特性,以2007、2010年为例,证明汛末蓄水期间干流中层倒灌异重流引起库湾表层持续流向河口的水流趋势是秋季水华消退的直接原因之一。     

基于数值模拟的风生流场的量化特性及参数优化分析

为研究风生流场的量化特性,数值模拟了矩形水槽风生流场,分析了风生流数值模拟中风应力拖曳系数和垂向紊动粘性系数两个主要参数的误差。结果表明,风生流场垂向流速分布呈抛物线形,断面平均流速为零,流速回旋中心位于水深1/3处,存在最大正向流速和最小反向流速且流速比为2.41。通过分析风应力拖曳系数和垂向紊动粘性系数误差对数值模拟结果的影响,研究了快速实现风生流数值模拟参数优化的方法。对香溪河流速分布的模拟分析,验证了该流速中存在风生流场,且通过参数优化方法快速实现了风生流参数的优化,与实测值对比表明该方法的精度较高。     

基于水资源全要素配置框架下的水质参数识别

针对传统水质模型存在的不足,建立了基于宏观系统概化尺度的全要素水资源优化配置模型,论述了模型参数率定调试总体框架设计及参数率定,并以浑太河流域为例,分析了确定模型参数依据的污染物产生、截留、入河及降解信息过程.结果表明,该模型为实现流域大尺度水质模拟提供了参考依据.     

多水库水质模拟模型参数优化研究

为建立适用于实际问题且精度较高的水质模拟模型,基于多参数最优化估值原理,以深圳市原水系统中的多个水库为例,建立了多参数最优化估值模型,并基于粒子群算法对多库水质联合模拟模型中的水质参数进行优化求解。计算结果表明,该模型求得的水质参数合理、可行,且模型计算精度可满足工程应用要求,为城市原水系统水量水质联合调控提供了参考依据。     

新江海河河网地区水量水质联合调度模拟及引水方案

为分析南通市通州区新江海河地区不同引水方案下的水质改善效果,采用一维圣维南方程组和对流扩散方程,以水量模型和水质模型间流量、水位资料的信息传输廊道为媒介,构建水量水质耦合模型,通过控制南通闸引水量,模拟分析了不同引水方案对新江海河各断面CODcr和氨氮浓度变化的影响。结果表明,由于新江海河水动力条件不足,污染物本底浓度较高,导致工程引水对其水质改善效果有限,针对其水质污染特点,提出了加强控制污染物入河量的建议,为当地水利工程调度工作和改善新江海河水体水质提供了依据。     

天津市滨海新区拟建水库水质咸化风险试验研究

鉴于对水库水质咸化进行现场模拟试验的研究较少,在天津市滨海新区拟建库区修建了一个模拟水池,模拟了土壤盐分释放作用与蒸发浓缩作用对拟建水库水质咸化的影响,评估了建库后水库水质咸化的风险。结果表明,模拟水池蓄水100 d后Cl-达到稳定,此时Cl- 单位面积释放量为1 170.0 g/m2,Cl-浓度上升了1 458.6 mg/L;100 d后,土壤盐分释放作用与蒸发浓缩作用使Cl-浓度增加的比例分别为92.4%、7.6%。据此可预测拟建水库建库蓄水后存在咸化风险。     

面向智慧水务的城市河道水质实时监测系统

针对城市河道水质监测技术现状,建立了一种面向智慧水务的城市河道水质实时监测系统,以自主研发的SFM600WS浮标水质分析仪自动、连续、准确地监测所研究河道水体水质多参数,以专门的无线数据传输模块实现所采集数据的稳定、远程自动传输,在所建立的流式大数据平台上实现高效率的水质数据查询和特征提取。同时,构建了通用的水动力水质耦合模型接口,用来模拟所研究河道整体的污染物分布状况。实际应用结果表明,该系统可达到实时、全面监测整个河道水质的目的,实现了智慧水务中水务事件的智慧感知。     

确定—随机联合模型法水质模拟与预测

水质变化同时受控于两种规律性一确定性规律和随机性规律，前者反映事物必然的内在联系，后者反映外在的随机性作用．基于这一事实，本文建立了一种能同时如实反应这两种作用的联合水质模型，来进行水质变化过程及其概率分布的随机模拟与预测．计算表明，该法是一切实可行的途径．     

感潮地区引清调水方案研究

实施引清调水工程是改善感潮地区城市运河水环境的一项重要辅助措施。利用涨落潮差调水时．确定合理的闸门调度和引排水方案．对于减轻闸下冲刷、确保闸体安全和发挥调水效益有着极其重要的意义。为此，提出了一种控制闸下冲刷的闸门调度方案，建立了引清调水水流水质模型。以浦东张家浜运河为例．计算其闸门调度方案．并通过模拟不同方案下运河水质变化，分析得出了优选的调水方案。     

突发性水污染事件模拟分析研究

针对流域突发性水污染事件现状及流域实际污染情况,构建了流域预测评价理论体系,应用确定性水质模型及面源污染负荷模型对点源及非点源污染进行风险和污染负荷计算,模拟预测了水污染事件的发生对研究河段水质的影响,分析了突发性水污染事件导致的危害性及其可控性,并给出了防范措施.     

闸控河段水质多相转化机理与模型研究

由于修建闸坝等水利工程对河道内水流、悬浮物、底泥等具有强烈的扰动作用,闸控河段水质转化过程呈现出多介质、多相态、多形式的特点。基于水质多相转化机理,分析了不同调度方式下闸控河段的水质迁移转化特点;提出在"水体-悬浮物-底泥-生物体"界面内开展水质多相转化研究的总体思路,推导了能有效描述各种相态水质之间传质过程的数学表达式,进而构建了具有一定物理机制的闸控河段水质多相转化模型,为客观认识水闸调度在水资源保护中所起的作用提供科学依据。     

巢湖生态调水的水质约束条件

生态调水是巢湖水污染综合治理的一项重要措施,长江又是巢湖生态调水的水源区与排泄区,为确定长江和巢湖生态调水的水质重要约束条件,通过分析江(长江)湖(巢湖)水质数据、总结江湖水质变化规律和趋势、利用统计学中方差分析的方法,定量判断了各水域分月、分季水质差别。结果表明,长江水质总体较好,生态调水的水源不会对巢湖的水源地水质产生负面影响,但应考虑避免在冬季进行调水。     

水资源水质水量联合调控研究进展

水资源短缺和水质恶化等问题是当前制约我国社会经济发展的重要因素之一,可通过水质水量联合调控方式解决我国当前水资源问题。从水质水量联合配置模型的构建、发展、耦合模拟和应用等方面,总结了国外水资源水质水量联合调控的研究成果,分析了国内水质水量联合调控的研究现状,指出了现有研究的不足,并展望了未来发展方向。     

水体环境质量评价的物元识别模型

将物元分析理论与优化技术结合起来，提出了一种水体环境质量评价的物元识别模型．实例计算表明，该模型用于水体环境质量评价具有计算简便等优点，且计算结果与其它评价方法基本一致，为水体环境质量评价提供了一个新途径