潮汐河网区闸泵联合调度引水冲污数值模拟

在建立西北江三角洲潮汐河网区水量水质数学模型基础上,以COD为水质模拟因子,模拟分析了枯水期沙口、石啃水闸泵站联合调度引水下佛山水道水环境效应。研究表明：(1)上游沙口泵站引水对河道上、下游水质均有一定改善效果;(2)中游石啃泵站引水能明显改善下游水质,但由于其引水对佛山涌涌口以上河段的水流造成明显的顶托作用,当沙口泵站引水量小于10m3/s时,随着石啃泵站引水量的增加,街边断面水质反而变差;(3)综合考虑各种引水方案下的水量水质模拟结果,要使达到较好的水环境效应,沙口泵站抽水流量应在30m3/s左右,而石啃泵站抽水流量应控制在20m3/s以下。本文研究为潮汐河网区引水冲污决策提供科学依据与理论支撑。     

扬州市中心城区河网闸泵联合调度优化研究与应用

建立扬州市中心城区河网水动力-水环境模型,模拟换水条件下河网水流运动,根据实测资料并结合模型演算,得出在生态流速控制阈值范围内的适宜年引水量阈值、逐月月引水流量阈值和区域水网的换水周期;针对水功能区水质改善和生态需水满足度提升,优化研究现有闸泵联合调度方式,提出闸泵运行精准调度方案和调控效益分析成果,为区域生态需水保障和水资源配置调度提供可靠的依据。     

闸泵堰联合调度下水质改善试验研究

为探索闸泵堰联合调度对平原河网地区水环境的改善作用,以常州市运北主城区为研究对象,开展闸泵堰联合调度下水质改善现场试验。试验后城区大部分河道流速达7cm/s以上,水质综合指标均达到IV类以上水平。试验结果表明,通过溢流堰和相关闸泵的联合调度,可以实现城区河道有序流动,合理分流,水质提升,研究成果可为其他平原河网地区水环境提升提供借鉴。     

闸泵系统联合调度的水动力学模型研究及应用

为了实现对河网地区闸泵系统的联合调度模拟,概化了平原河网,对河道中的闸泵根据水力特征进行了内边界处理,利用Saint-Venant方程组建立了平原河网水动力学模型。以连云港市临洪地区为例,根据边界来水情况,进行了平原河网地区涝水、洪水、潮水的闸泵联合调度模拟。     

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。     

太浦闸水量水质联合调度对金泽水库水质影响

金泽水库是上海市黄浦江供水系统的重要组成部分,提高金泽水库水源地水质对保障上海居民饮用水安全具有重要意义。由于金泽水库的清水来源主要是东太湖,故研究了位于东太湖与太浦河之间的太浦闸调度方式对金泽水库水质的影响。分析了太浦河沿线水量水质监测资料,发现金泽水源地流量、水质与太浦闸下泄水量具有明显响应关系,加大太浦闸下泄水量可以减少太浦河两岸支流水量汇入,增加金泽水库水源地太湖清水所占比例,降低水源地关键污染物浓度。在此基础上,考虑金泽水源地水质需求,进一步设计了太浦闸水量水质联合调度方案。通过典型年数值模拟后发现,太浦闸采取水量水质联合调度方式不仅可以改善金泽水源地的水位条件,而且可有效改善该水源地水质,显著降低关键水质指标超过Ⅲ类标准的天数,从而提高金泽水源地取水安全保障程度。     

杭嘉湖一维河网水量水质联合数学模型及应用

建立了能模拟杭嘉湖地区的一维河网水量水质联合数学模型，模型共选用了30个外部边界、100余个内部边界和2个全局边界，以此来控制和体现杭嘉湖地区河网的水体流动及水质变化情况。模型计算分为验证计算和方案计算2种情况，由于计算目的不同，在计算边界的选择上也有所区别。从选择的2005年长兴(二)等11个水位站点、杨家埠等5个流量站点和杭长桥等9个水质站点的实测值和模型计算值的比较情况来看，所建立的杭嘉湖一维河网水环境数学模型较好地反映了杭嘉湖地区的水流运动状况和水质变化情况，表明本模型所选择的参数基本合理，模型系统可以用于对工程方案实施后河网水质变化的预测分析。     

引清调度对常熟地区水环境的影响

文章依据常熟调水试验的实测数据,建立常熟河网非稳态水量水质数学模型,并根据同步实测资料对模型参数进行率定。应用该模型分析引水对常熟城区水环境的改善程度,并应用该模型研究不同水利调度方案下引水对常熟周边地区的水质影响。     

浅谈智慧调度在泵闸工程中的应用

目前,泵闸工程中自动化联合调度尚不多见,随着全方位推进智慧水利建设,智慧调度已成为当前学术界和工程界的前沿热点问题。以广州南沙庆盛科创教育核心区工程泵闸为例,介绍并讨论智慧调度在泵闸工程中的应用,主要包括泵闸自动化监控系统、视频监控系统、管控分中心和泵闸群智慧管控系统等。通过智慧调度,可在泵闸工程中形成安全可靠、经济实用、技术先进的防洪防涝减灾网,对提高区域防洪防潮防涝保安全能力,提升水利信息化、智能化水平具有显著作用。     

闸库调度下太子河流域水量水质模拟及响应研究

鉴于太子河流域水资源调控程度高、水污染严重、河流健康状况日趋恶化等特点,在综合考虑各种因素的基础上.采用一维水量水质耦合模型,模拟了太子河典型年的水动力和水质时空分布,系统分析了水文与污染负荷耦合的环境过程.在此基础上,根据太子河流域现状提出不同库群调度方案,评估了各方案下太子河的水质响应过程及其对沿程各站点水质环境的影响.     

感潮河段盐水入侵的河口水质模型

盐潮入侵将严重影响内河水质。本文考虑强混合型河口潮汐的特点,采用同步不同格式对河口盐潮入侵问题的流场及浓度场进行数值计算。采用欧拉-拉格朗日混合解法将对流-扩散方程中的扩散项和对流项分裂求解,应用高精度时间序列插值的特征差分隐格式求解对流项,扩散项采用传统的有限差分法。在汊口处,将描述河网汊口水质变化的三维对流扩散方程在汊口控制体体积积分,变量间的插值分布采用Panankar提出的幂函数,得到新的汊口离散方程。计算与实测结果比较表明,本文提出的方法有效可行。     

感潮河湖水系连通水环境改善效果评价

河湖水系连通作为解决水环境问题的一个重要措施,其实施对于改善感潮河网地区水环境具有重要作用。为评价感潮河湖水系连通工程实施后水环境的改善效果,提出了一套评价指标体系及评价方法,包括结构性评价指标体系、水动力评价指标体系、水质评价指标体系等3个方面,分别定量评价河湖水系连通对于河网水系结构、河网水动力和水质的改善效果,以及河网水环境的综合改善效果。通过实地调查与测验资料,利用所建立的指标体系对广州市海珠区感潮河网水系连通工程实施后的水环境改善情况进行了评价,验证了该方法的可行性和实用性。     

时间尺度对平原感潮河网水动力水质模拟精度的影响

为探究不同时间尺度边界入流条件对平原感潮河网水动力水质模型模拟精度的影响,以典型平原感潮河网地区的张家港市中部为研究区域,结合野外同步监测数据、自动高频监测数据、常规监测资料等构建了水动力水质模型进行模拟分析。结果表明:时间尺度、开始取值时刻以及调度情况均会影响模拟精度;研究区域边界入流条件、水动力模拟结果和水质模拟结果可信的最大时间尺度为1 h,水质模拟精度优于水动力模拟精度。     

WASP5水质模型在平原河网区的应用

以平原河网区水环境为研究对象,选择了WASP5系统作为平原河网水质模拟的基本工具,针对WASP5系统自带的DYNHYD5水动力模型功能的局限性,以及平原河网水力调控系统复杂的特征,选择了具有产汇流模拟、闸坝控制模拟及河网水流模拟等功能的三级联解平原河网水动力模型。通过利用C++语言编程,实现了三级联解平原河网水动力模型与WASP5水质模型的耦合,使之可以应用于平原河网水环境的模拟。并把研究成果运用到实际引调水工程中去,模拟引调水工程中不同实施方案下的环境效益,为引调水工程实施方案的确定提供了理论依据。     

面向水环境改善的城市河网动态水环境容量

为掌握城市河网动态水环境容量变化规律,构建了基于“空-地-水”一体化模型体系的城市河网动态水环境容量计算模型,以粤港澳大湾区惠州市金山湖流域为研究区域,定量核算了2017年金山湖流域COD和TP动态水环境容量。结果表明,模型模拟的流量、COD和TP浓度率定、验证的相对误差均在14.04%以内;2017年,金山湖流域COD和TP水环境容量整体呈先增大后减小的趋势,受降雨影响显著,逐日容量变化范围分别为238.55~3 027.49 kg/d和3.73~58.02 kg/d;枯水期水环境容量较小且与降水量负相关;丰水期的大雨或暴雨时期水环境容量明显提升,中小雨时期COD容量与降水量负相关,TP反之;保障生态基流能明显改善容量不足的问题,全年动态生态流量保障对金山湖流域水质达标率提升效果明显。     

调水引流改善平原河网水环境质量模拟

为科学定量地评估引调水工程对平原河网地区城市内河水质的改善效果,以张家港市中部水系为例,运用MIKE11构建了河网水动力水质耦合模型,模拟了沿江水利枢纽和内河节制闸不同的调度方式对城市内河水质的影响,利用水质浓度改善率探究了水利调度改善城市内河水质的程度。结果表明:增加沿江水利枢纽引水天数对改善城市内河水质有显著作用,但随着引水天数的增加,NH_3-N浓度改善率日均提升幅度逐渐降低;内河节制闸调度工况对改善城市内河水质起到一定的促进作用,实际调水引流工作中可作为一种辅助措施。     

感潮河网区水量调控的调水总量计算

针对过去感潮河网调水总量计算缺乏实用的经验公式以及数学模型计算代价高、时效性差等问题,将感潮河网调水总量的计算转换为内河平均水位的计算,提出采用具有强大非线性映射能力的BP人工神经网络理论识别调水后内河平均水位与潮形、初始内河平均水位、闸门开启时的外河水位、调水方案等影响因素之间的复杂函数关系。人工神经网络的训练样本由河网非恒定流数学模型提供。在上海市浦东新区河网的应用结果表明,所建立的感潮河网水量调控的调水总量非线性计算模型计算简单、快速、准确,有利于感潮河网水量调控方案的正确评估和科学决策,对其他水利工程水量调控问题也具有较好的借鉴意义。     

引水改善平原感潮河网水质效果评估

以张家港市三大水循环体系为例,构建一维河网水动力水质数学模型,揭示了不同长江潮位与内河引水量的响应关系,不同引水量与河网水质改善效果、引水服务面积的响应关系。结果表明:随着长江高潮位的升高,内河引水量呈现线性增长趋势;当中部水系引水量达到1.4×10~7m~3时,氨氮浓度改善率达到50%以上,浓度变化指数达到0.6以上,且整体提升了1个水质类别;引水服务面积随着引水量的增大呈现线性增长趋势,而单位引水量服务面积呈现对数函数下降趋势,其中东北部水系单位引水量服务面积最大,为0.352～0.891 km~2/万m~3。     

入海感潮河段堵坝对河口淤积特性影响的数值模拟研究

通过建立二维水沙模型,采用数值计算方法模拟了某堵坝至潮汐河口4 km之间河道10年内的淤积情况,得到了不同断面的淤积高程,计算结果与物理模型试验相吻合.结果表明:河道整体淤积速度先快后慢,淤积厚度由堵坝位置向河口递增.     

平原感潮河网水动力模型研究

利用一维Saint—Venant方程组、河网汊点连续方程及边界条件建立了河网水动力学模型；采用Abbott六点隐式差分格式离散控制方程组；求解河网时，将河段方程自相消元，得到以汊点水位为基本未知量的汊点方程组；采用汊点优化编码来降低汊点方程组系数矩阵的带宽以提高计算精度和节省计算耗时。对上海市平原感潮河网进行了合理概化，利用1999年6月～9月的实测水文资料进行了率定，结果表明计算值同实测值吻合较好。