汉江流域控制断面生态基流量的确定

保障合理的生态基流是维护河流健康的基础,是有序、可持续利用流域水资源的前提。采用Tennant法、最小月90%保证率平均流量设定法（Q90）以及最近10a最小月平均径流量法分别计算汉江各控制断面的生态基流量。根据汉江流域生态环境保护需要,以及各方法计算结果,确定汉江流域武侯镇、石泉、白河、皇家港及皇庄等控制断面的生态基流分别为3,28,76,174,200 m³/s。     

梯级小水电开发河流最小生态流量计算与保障研究

小水电在中国水能资源中占有重要地位,但在建设、运行过程中不可避免地对下游水生态环境造成不利影响,因此计算最小生态流量可减少小水电在运行过程中对下游水生态环境造成不利影响。以梯级小水电开发河流——东江干流为例,采用改进的Tennant法、Q_P法、经验法、频率曲线法和NGPRP法计算东江干流最小生态流量,在满足95%保证率的条件下,将上述5种计算结果进行对比分析,选择Q_P法计算得到的最小生态流量值232.81 m³/s作为最小生态流量下限值,同时选取改进的Tennant法和频率曲线法的内包线作为各月最小生态流量过程,并提出了确保东江干流最小生态流量的保障措施,以保证小水电及河流水生态系统健康可持续发展。     

清河干流生态基流计算分析

根据清河干流八棵树水文站、开原水文站1988-2009年径流量资料,选取Tennant法、90%保证率最枯月平均流量法、NGPRP法等5种水文学方法对清河干流生态基流进行了计算,通过对各水文学方法计算结果的对比分析,发现Tennant法更适合用于清河干流生态基流的计算。根据不同水平年清河干流生态基流Tennant法的计算结果,并与清河干流实际径流进行对比分析,表明随着不同水平年降雨量的减少,清河干流生态需水的满足程度逐渐减小。     

黄河北岸灌区内河流天然文岩渠生态流量探讨

以河南省北部引黄灌区内天然文岩渠为研究对象,通过分析对比国内外有关河道内生态需水量的研究方法,采用较适宜表现河流年内丰枯变化过程的改进逐月频率法,计算逐月不同保证率(50%、70%、75%、80%、85%、90%)条件下的河流生态流量,同时采用Tennant法、90%保证率最枯连续7日平均流量法(7Q10法)、逐月最小生态径流计算法以及多年逐月平均流量法进行对比。使用Tennant生态环境状况评价等级标准对多种计算结果进行评价,得出年内逐月最小生态流量:天然文岩渠丰水期(6—10月)最小生态流量为多年同期平均流量的65%~80%;枯水期(11月—次年5月)最小生态流量为多年同期平均流量的40%~50%。     

小水电站减脱水段最小生态流量计算:以盘溪梯级水电站为例

以盘溪梯级水电站的大洋水库为例，采用改进的Tennant法、年内展布法、Q90法、改进的频率法以及NGPRP（northern great plains resource program）法计算大洋水库应下泄的最小生态流量。选取95%保证率为保护目标，通过进一步的合理性分析，分析5种方法在95%保证率下的满足程度，从而提出年内展布法和改进的频率法是最适合该地区的最小生态流量计算方法。在满足95%保证率的情况下，选取年内展布法和改进的频率法的内包线得到大洋水库应下泄的最小生态流量过程，并以此思路推求出盘溪梯级一级电站至四级电站区间最小生态流量过程。     

用改进湿周法计算河道内最小生态流量

在探讨总结国内外计算河道内最小生态流量(minimum instream ecological flow)方法的基础上,针对汉江流域的实际情况,选用改进湿周法对汉江上游石泉、安康和白河3个水文断面的最小生态流量进行定量估算。与Tennant法相比较,表明采用曲率湿周法计算的汉江上游河道内最小生态流量是比较合理的。计算结果为：石泉、安康、白河3个断面的最小生态流量依次为40,70,100 m3/s,分别占各断面多年平均天然流量的11.23%,11.08%,12.55%。     

观音峡水电站最小生态流量分析计算

最小生态流量是小水电科学合理调度的重要依据,对稳定河流水文情势和保障河流生态环境安全具有重要意义。以汉江支流蔍水河干流上的观音峡水电站为研究对象,分别采用Ｔｅｎｎａｎｔ法、90％保证率最枯月流量法、Ｔｅｘａｓ法、基流比例法、年内展布法、湿周法、生态水深－流速法等对该水电站的最小生态流量进行了分析研究,结果显示,各方法计算的结果差异较大,最大值约为最小值的7倍。从各计算方法的主要指示因子出发,构建判断矩阵,分析的各方法权重依次为0．0640、0．0256、0．0256、0．1971、0．1971、0．0994、0．3912,综合分析确定的该水电站的最小生态流量1．10ｍ3／ｓ,约占多年平均流量的17％。     

河流生态径流量常用计算方法的对比

在河流生态径流计算的诸多方法中,选取了水文指标法中的几种常用方法进行评价,其中逐月最小生态径流计算法计算的是河流的最小生态径流、逐月频率计算法确定的是河流的适宜生态径流.对于后者,通过对各种不同保证率选取方法的对比,认为取均一的50%保证率和丰水期取用多年平均流量、枯水期取80%保证率、平水期取50%保证率的方法都较为合理.     

一种计算多属性生态流量的改进FDC法

为解决生态流量标准的空间移植性、逐月和年际变异性和分级性4个属性问题,提出了一种基于FDC的改进方法。该方法基于月均流量系列的特定保证率将所有年份逐月进行丰、平、枯水年分组,基于总历时法和逐年组、逐月份的日均流量系列构建FDC,取50%,90%历时点流量作为生态流量的最优上限值和最小值,最小到最优上限之间的各级生态流量根据改进的Tennant等差数量分级思想确定。以汉江为例,将计算结果与Tennant法、改进Tennant法、7Q10法、90%保证率最枯月流量法、近10 a最枯月平均流量法、逐月最小生态径流法、最小月平均法、Q₉₀法、改进Q₉₀法、Q_97,10法和生态监测成果进行了对比分析。结果表明,改进FDC法的生态流量标准优于传统水文学法且十分合理,其空间移植性、时间变异性和栖息地条件的分级性都得到了充分体现,同时也避免了极端流量事件和年内分配不均的影响。     

梯级小水电开发中最小生态流量计算方法探究

保障小水电的最小生态流量，可有效解决小水电站运行中的减脱水问题。研究以石窟河梯级小水电站为例，采用Tennant法、Q₉₀法、NGPRP法、频率曲线法和Texas法共5种水文学法和以湿周法为代表的水力学法分别对梯级小水电应下泄的最小生态流量进行计算，分析对比发现，Texas法和Tennant法相较其他水文学法更为适合该地区的最小生态流量计算。在满足95%保证率的情况下，选取Texas法和Tennant法两种方法的内包线得到长潭水库应下泄的最小生态流量过程。在河道比降较大且梯级小水电开发中最小生态流量计算，水文学法相较于湿周法更为合适。     

对称突扩水流流态失稳和流场结构

对称突扩分离再附水流现象广泛存在于工程和生活中,流道突扩易产生局部水头损失、压力变化、结构振动、次生噪声等,对称突扩存在流场对称性失稳现象,如管道对称突扩等。然而,由于紊流的复杂性和量测技术的局限性,人们对其流动特性和流态演变规律认识仍然不足,有必要开展对称突扩流动的流场结构分析研究。本文基于物理模型试验和高精度图像粒子测速技术,模拟了不同雷诺数条件下（Re=539~48 911）对称突扩水流流动现象和精细流场结构,包含层流、过渡流和充分发展的紊流典型流态,随着雷诺数Re增加,流态从层流过渡到紊流,从对称到非对称分布,其流态发生对称性失稳,高雷诺数紊流时主流偏向一侧,流场结构相对稳定;揭示了突扩水流主流两侧形成的非对称分布的大尺度涡漩结构,其与流场对称性失稳有关联。     

改进的春日屋测流法在流量简测中的应用

以浙江省温州市永嘉石柱站为例，介绍了改进的春日屋测流方法在简化测流中的具体应用。     

螺旋流混合器内部流动及换热分析

构建了一种无运动部件的螺旋流混合器三维模型,运用计算流体力学理论,采用湍流、非定常和传热模型,模拟了冷、热水在混合器中螺旋混合的过程,并通过对混合器内流线和温度分布等的分析,探讨了混合器内部流动和能量交换的规律,以及进口流速和混合器容积的变化对其出口温度的影响。计算结果表明:螺旋流混合器可以得到了比较好的混合效果;在一定的阻力下,进口速度越大越易形成旋流,混合效果越好;螺旋流混合器的容积变化对混合效果影响明显,随着容积的增大,调整时间显著增加。     

两种流态区域条件下的井流问题的解析解

文中针对在均质等厚、无限分布的承压含水层中，以定流量抽水时，抽水主孔附近含水层会存在非线性流区域的问题，根据水量平衡原理，分别建立了线性流区域和非线性流区域的水流运动方程，采用Boltzmann变换对其求解，得到了计算两个区域中任一点的渗流速度和水位降深的解析公式。     

浑水,含沙水流,泥石流的鉴别

本文从连续介质的流变曲线出发，从理论上探讨了伪一相流二相流的力学特性，两相流中表现宾汉屈服剪应力随含沙量的变化以及区分牛顿体，非牛顿体的含沙量界限，和高含沙水流与泥石流的动力学区别，给出了鉴别浑水、高含沙水流和泥石流的特征值表。     

河流生态流量特征图及生态流量评价方法

以水电站大坝下游河道为研究对象,从分析天然日流量特征出发,基于月中值流量和月内典型特征流量绘制了河流生态流量特征图,作为水库下泄生态流量的确定依据。基于此河流生态流量特征图,建立了判断生态流量满足程度的7 d流量偏差率、7 d生态需水保证率、月均生态需水适宜度及基于此3个指标的生态需水综合指标,并给出了各指标的评价依据和评价方法。结果表明,河流生态流量特征图符合各时段河流天然流量的基本特征,可作为指导水库生态泄流的依据;所建立的生态流量评价方法能够反映实际下泄流量与天然流量的变化程度,可用于评价河流的生态流量满足程度。     

Hydrodynamic modelling of flow impact on structures under extreme flow conditions

Apart from the direct threat to human lives, the flood waves as a result of the rapid catchment response to intense rainfall, breaches of flood defences, tsunamis or storm surges may induce huge impact forces on structures, causing structural damage or even failures. Most existing design codes do not properly account for these impact forces due to the limited understanding of the underlying physical processes and the lack of reliable empirical formulae or numerical approaches to quantifying them. This paper presents laboratory experiments to better understand the interaction between the extreme flow hydrodynamics and the hydraulic structures and uses the measured data to validate a numerical model. The model solves the two-dimensional shallow water equations using a finite volume Godunov-type scheme for the reliable simulation of complex flow hydrodynamics. New model components are developed for estimating the hydrostatic and hydrodynamic pressure to quantify the flow impact on structures. The model is applied to reproduce two selected experiment tests with different settings and satisfactory numerical results are obtained, which confirms its predictive capability. The model will therefore provide a potential tool for wider and more flexible field-scale applications.     

Micro-PIV measurements of the flow field around cells in flow chamber

The velocity profile around cells in a flow chamber coated with the immobilized protein and the endothelial cells is studied using the micro particle image velocimetry(PIV). The main purpose is to study the effect of the endothelial cells on the local hydrodynamic environment and the local shear rates above a single polymorphonuclear neutrophil(PMN) and a melanoma cell when they adhere to different immobilized protein substrates. Micro-PIV images are taken in the top-view and the side-view under 10 X and 40 X objective lens and the ensemble correlation method is used to analyze the data. The results show that the endothelial monolayer has changed the patterns of the flow velocity profile of the side-view flow on the chamber bottom, and also increased the wall shear rates. The melanoma cells adhered on the immobilized fibrin disturb the local flow more than those adhered on the immobilized fibrinogen, but one sees no significant difference between the local shear rates above the PMNs adhered on the immobilized fibrinogen and those above the PMNs adhered on the immobilized fibrin.     

底座式多普勒测流仪在渠道自动监测中的应用

为解决渠道流量在线实时监测问题,依据声学多普勒频移的物理原理,开发了底座式IQ渠道流量自动监测系统,实现了流量数据实时自动采集,并通过GPRS等信道传送到中心站。中心站可对数据进行分析、处理、存储、转录、发布以及远程实时查询流量、工作状态、时段水量等。以云南牛栏江-滇池补水工程输水线路末端站为例,介绍了系统的工作原理、安装测量过程,分析了其监测精度。结果表明,与美国SONTEK公司的M9走航式声学多普勒水流剖面仪相比,IQ系统的测量误差在±5%以内,最大误差为-6.71%,系统误差为-0.9%,满足相关规范要求。