上海远香景观湖水动力工程模型试验与数值模拟研究

采用工程模型试验和数值模拟方法对上海人工景观湖远香湖的水动力工程特性进行了较为深入的研究。对该湖的自流工况、自流改进工况、辅流工况和辅流改进工况4个工况(共计15个分工况)的流态分别进行了试验和分析,并对辅流改进工况46的换水时间和泵站流量的关系进行了试验研究;对远香湖在辅流改进工况下的不同边界时的流场进行了水动力模拟,并将数值模拟结果与模型试验结果进行了比较。研究结果表明:数值计算的结果与模型试验的结果基本一致;辅流改进工况46的水流流态分布较为均匀,无大面积静水区和微速区,能够使景观湖水体流动,达到水体清洁的目的。     

贝加尔湖典型风况下三维流场数值模拟

采用Delft3D模型,模拟分析了在典型的西北风况下,贝加尔湖的水位变化及三维流场结构。数值计算结果表明:①因贝加尔湖纬度高、面积大,所以科氏力的作用十分明显,致使表层风生流流向偏于风向右侧。②在西北风作用下,湖区出现增减水现象,在湖的北部出现减水而南部产生增水,增减水的幅度范围为-10~15 mm。③风生流场的三维结构明显,湖区水体表层水流主流向由北向南;水体中层在湖的南部形成逆时针的环流,在北部形成顺时针的环流;湖区底部水体在中北部出现补偿流。④湖区横剖面上存在弱的顺时针方向的垂向环流。     

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。     

苏州市相城区"水城"建设现状及对策

苏州市相城区位于苏州中心城区的北部,地处太湖东部的平原地区,由水网平原、低洼圩田平原、湖荡水网平原、滨湖水网平原构成,河网密集,河湖众多,水资源极其丰富,为全国水网稠密地区之一。加快相城区水环境整治,结合洪水防护、水乡景观、庭院休闲、水生态净化、绿化、亲水平台等功能,形成防洪、景观相结合,体现人与水的和谐交融,水体与构筑物互为景观的体系,是相城区打造"水城"的一项重要内容。要从做好一份"水文章";继续发扬"水文化";营造特色"水景观";创新推设"水旅游";时刻警惕"水安全"5个方面着手。     

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。     

基于MIKE21 FM模型的退圩还湖工程湖区洪水特征分析

退圩还湖工程的实施对湖泊水动力特征以及湖泊的水生态环境有极大的改善,并在多地得到很好的实行。以江苏省平旺湖为研究对象,通过MIKE21 FM模型构建了平旺湖二维水动力模型,对比分析了20 a一遇洪水条件下退圩还湖工程实施前后湖区河道的槽蓄能力以及湖区洪水特征值的变化。结果表明:退圩还湖工程对湖底的地形进行了重塑,湖泊的调蓄能力得到增强;退圩还湖后湖区的水体在周边闸泵的控制调度下呈南北往复流动,水体流动更加迅速,湖泊的水动力条件得到改善;退圩还湖后湖泊的淹没水深、蓄洪量都有所减小,退圩还湖工程带来的防洪效益明显。     

退圩还湖工程实施方案及其对湖泊环境影响分析

圈圩养殖和围垦种植、侵占湖泊,是江苏省里下河湖区面临的主要问题。编制实施方案、实施退圩还湖已成为解决里下河湖区面临的防洪排涝、水环境、水生态问题的主要方法之一。为了更好地推进退圩还湖工程的实施,针对退圩还湖实施方案的内容和退圩还湖实施以后的效果开展研究非常必要。详细介绍了蜈蚣湖退圩还湖实施方案涵盖的内容,并运用平原河网水动力模型,分析研究了退圩还湖工程实施以后对湖泊水动力和水环境的影响。研究结果表明:退圩还湖恢复了湖泊水体,并使得湖泊的水动力条件增强,湖泊的自净能力得到提高,有利于湖泊湿地环境的改善,对恢复和维持良好的湖泊生态具有积极的意义。研究成果可为相关退圩还湖实施方案的编制提供参考和依据,为退圩还湖工程的实施提供理论支撑。     

景观水体水质模拟应用研究

针对景观水体的特点,以北京大兴滨河森林公园景观湖为研究对象,通过耦合EFDC水动力模型和WASP水质模型,建立适用于模拟景观水体富营养化的二维水动力—水质模型,并进行了模型的参数率定及适用性研究。研究结果可为景观水体的水质维护管理提供技术支持。     

基于MIKE21模型的人工生态湖优化设计

采用MIKE21水质水动力综合模型模拟计算了不同方案下北川河生态河道10#生态湖的流场及水体交换情况,分析了湖区水体在不同引水条件下发生置换的效率。结果表明:在湖体西北部新开一个引水口,新开引水口引水流量为1.5 m3/s、原有引水口流量为0.5 m3/s时,既能大幅度改善10#生态湖水环境质量,又能减少调水时间并节约水量,为最优设计方案;但在湖区现有设计形态下,湖区存在多处死水区域和水体交换能力较差的区域,可能成为湖区潜在的水质重污染区和富营养化高发区,需进一步优化现有湖体设计形态。     

基于数值模拟的南湖流场优化与水质改善研究

针对城市景观水体流动性差,往往处于封闭或半封闭状态,容易造成富营养化的问题,以典型城市景观水体山东郓城南湖为研究对象,基于MIKE21软件构建了湖区水动力-水质耦合模型,对湖区流场与水质情况进行了模拟计算。为改善湖区流场和水质状况,提出增设水源热泵回水口的优化方案,并根据模型模拟结果,对不同方案流场改善效果进行了分析比较。结果表明：增设水源热泵回水口能有效改善南湖流场分布与湖区水质;以氨氮为评价指标,沿湖岸设置4个回水口的方案与原方案相比较,观测点的氨氮质量浓度平均降低了59.7%,对水质的改善效果最好。     

郓城南湖公园水体环境改善与提升方案研究

城市景观水体环境质量的保护与提升是城市生态文明建设的重要内容。结合区域水环境保护和景观功能需求,针对山东省菏泽市郓城南湖景观水体的封闭缓流、受雨水径流污染严重、自净能力差等问题,基于试验观测、模型模拟等手段,定量计算了入湖污染负荷量和净化水质所需的水生植物种植面积,提出利用水力旋流器进行水体污染源截控、构建湖区水体的自循环系统以及采用动植物进行生态综合净化等多种方法相结合的水环境改善与提升方案。采用MIKE21模型对方案实施效果进行模拟。结果表明,污染截控和流场优化可以使得湖区氨氮、COD和TP达到IV类水目标,加上湖区水生生物的净化作用,水环境改善与提升方案基本能保障南湖公园水环境质量保持长期良好状态,实现水生态系统的良性循环。     

基于数值方法的城市人工湖泊水体交换研究

为定量分析和定性掌握引调水作用下城市人工湖泊的水体交换能力,以某城市人工湖泊为例,建立了水动力和对流扩散模型,通过获得湖内保守性物质含量的分布,计算了人工湖的水体更新时间和水体交换率。模型依据实测水位资料得到校准和验证。计算结果表明,主湖区的水体更新时间较短,不超过10 d,湖区整体更新时间最短可达13 d,水体交换率最大可达94%。内湖水体受其半封闭性形态限制更新时间较长。对内湖及湖周死水区域采取增加抽注水等工程措施,可显著改善湖内水体交换效果。研究结果有助于理解湖内水体中的物质输移过程,可用于人工湖泊的规划设计和调度运行的决策管理,对其他同类型城市人工湖泊的水体交换研究具有一定的参考作用。     

草海水体置换工程的运行效果模拟研究

改善草海水环境质量,构建健康水循环体系,是实现滇池流域污染防治十三五规划的重大需要。以“草海水体置换工程”为依托,通过三维模型MIKE3软件模拟受风力影响下各进水工况的湖区流场,并使用滇池草海整体物理模型模拟了两种水体置换方案的水质净化效果。结果表明该工程将对草海的局部流场产生一定的影响,并具有良好的净化效果,对“草海水体置换工程”的实施起到了实际指导意义。     

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。     

风场和吞吐流对洪泽湖流场的影响分析

采用MIKE21建立洪泽湖二维水动力数学模型,通过对模型参数的率定,使得模型的计算结果能较好地与实测值相符合,进而研究了不同风场和吞吐流条件下的洪泽湖水动力特性,比较了2013年洪泽湖在5、10 m/s风速和无风条件下的流场。结果表明:风速会改变流场强度的大小而不会改变流场结构;同时,风场的作用会影响洪泽湖的出流能力,湖区流速随风速的增加呈减小的趋势。吞吐流是影响洪泽湖流场的主要因素,采用2007洪水年进行模拟时,进出口湖区流场会发生明显改变。洪泽湖的溧河洼区和成子湖区流场结构主要由风场决定,而南部湖区和东部湖区流场结构由风场和吞吐流共同决定,且以吞吐流为主。研究结果可以为洪泽湖物质输移规律研究提供理论基础。     

平原河网地区泵闸枢纽流态精细化数值模拟

以典型平原河网地区上海市浦东新区拟建的赵家沟东泵闸工程为研究对象,分别采用准三维MIKE3 和仿真三维FLOW-3D 两种三维数值模拟软件对枢纽下泄水流流态进行模拟,并根据已有的平面二维MIKE21 模拟结果和物理模型试验结果,对两种软件三维水动力数值模拟结果的合理性进行分析。结果表明:准三维MIKE3 无法满足泵闸流态精细化模拟的需求,其模拟结果与物理模型试验结果存在差别,而仍与平面二维MIKE21 模拟结果类似;仿真三维FLOW-3D 模拟结果与物理模型试验结果接近,更加精细合理,可应用于类似水利工程设计研究中流态的精细化数值模拟。     

常州高铁站北侧公园景观湖水质维护工程

介绍了常州高铁站北侧公园景观湖水质维护工程的设计特点。该景观湖面积9万m2,为封闭的人工水体,采用水质净化、水体循环及补水等工程措施,并使各处理系统有机结合,使湖体水质得到有效维护,并保持良好的水体环境。     

潜水曝气装置用于城市景观水体修复中的复氧功效研究

城市景观水体的修复和保持是水资源保护和可持续利用研究中的热点之一。以重庆市双龙湖为例,研究了潜水曝气装置用于城市景观水体修复中的复氧功效,及其对修复水体、保持水质的重要作用。试验研究结果表明:潜水曝气复氧设备能提高水体中溶解氧水平,抑制水体"水华",可有效修复受污染水体,其高效复氧半径为30m,充氧动力效率1.97kgO_2/(kW·h)。     

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..     

某人工湖泊二维水动力及水体更新时间数值模拟与分析

以成都东部新区某人工湖为研究对象,基于MIKE21软件的二维水动力模块和对流扩散模块,对湖泊内水动力特征及换水能力进行数值模拟研究,为湖泊规划设计和水环境管理提供一定的科学参考。通过规划和实测数据建立该湖水动力和对流扩散模型,结合水体更新时间计算方法分析了天然状态和持续补水状态下的换水能力情况。结果表明：天然状态该湖水体更新时间长,湖区东部更为明显,水质一旦恶化很难靠自净能力恢复;持续补水状态下有利于水体更新,但补水水质不稳定的情况下对湖区东部影响大,且湖体存在小范围末端区域水体更新时间在半年以上,该区域水质很难通过清水补给改善。