计入湿地植物影响的滇池二维流场计算

依据滇池生态环境建设规划,在以前研究工作的基础上,综合考虑湿地植物和湖泊水域条件变化,在水槽实验确定湿地植物综合糙率基础上,根据水动力学原理建立垂向平均化的二维水动力学模型。模拟研究了拆除防浪堤前后滇池水体及滇池生态湿地建成后湿地水体3种情况的流场,分析了湿地植物以及湖泊水体边界条件改变对滇池流场的影响。模拟计算结果表明,拆除防浪堤拓展水域对滇池湖泊流场整体影响不大,但拆除防浪堤改变了边界条件和风生流的局部流向,使滇池局部区域的流场变大。滇池北部福保和西山之间区域平均流速由0.73cm/s增加到1.18cm/s,增大了61.6%;滇池南端昆阳区域平均流速由0.34cm/s增加到0.57cm/s,增大了67.6%;其他区域的平均流速由1.22cm/s增加到1.32cm/s,增大了8.2%,变化较小。生态湿地建设对滇池流场的影响主要发生在湿地区域,湿地区域流场平均流速由0.43cm/s变为0.14cm/s,减少了67.4%;现有水体区域内流场平均流速由1.27cm/s变为1.21cm/s,减少4.7%,影响较小。研究成果对滇池湖泊生态环境的修复和建设有一定意义。     

植物生长对含沙水流特性的影响研究

采用无植物和高2、5、9 cm模拟植物的12组次的水槽试验,探讨了植物生长对含沙水流特性的影响规律。试验结果表明,含沙水流流速分布在植物带中不再符合对数分布形式,而为S型分布;水流的雷诺数和弗劳德数随植物高度增加而减小,随流量增加而增大;糙率随植物高度增加而增大,随流量增大而减小;悬移质浓度垂向分布随植物高度增加而降低,随流量增加而增大,沿植物带水流方向悬移质浓度逐渐降低。     

滨岸带植物对水流结构影响的试验研究

以滨岸带植物为例,针对河道断面形式与植被分布影响河道水流结构、进而影响河流生态功能和河岸稳定等问题,通过种植3种高度模拟植物的梯形断面渠道的12组次水槽试验,分析了梯形生态渠道的沿程水面线、沿程流速及植物带中断面横向与中垂线流速分布、等效糙率.结果表明,植物带前壅水水位随植物高度增加而增大、植物带末端出现水位降低和流速升高区域、植物带断面中垂线流速分布呈大“S”型分布,流速梯度反转值位置随植物高度的增加而升高;断面横向流速对称分布,主槽流速大于边坡区流速,最大流速发生于主槽与边坡交界区.     

不同掺气设施对一体化消能工负压及消能率的影响研究

为了研究阶梯溢流面前几级阶梯与前置掺气坎的不同布置,对宽尾墩+阶梯溢流面+消力池一体化消能工负压及消能率的影响,该文运用水汽两相VOF方法的三维RNGκ-ε模型,对无掺气坎的均匀阶梯、有掺气坎的均匀阶梯(原型方案)、无掺气坎的首级大台阶及有掺气坎的首级大台阶四种方案进行数值模拟,并采用原型方案的水工模型试验验证了模型计算结果的准确性。结果表明:无前置掺气坎的方案一及方案三的WES曲面及阶梯溢流面存在较大负压,无前置掺气坎条件下首级大台阶的设置能减小阶梯溢流面最大负压,但增大了WES曲面最大负压。其中方案一及方案三的WES曲面最大负压分别为-4.32 KPa和-5.03 KPa,阶梯溢流面最大负压分别为-11.1 KPa和-9.19 KPa。有前置掺气坎的方案二及方案四的WES曲面及阶梯溢流面下游不存在负压,最大负压出现在首级阶梯,分别为-9.52 KPa和-0.842 KPa。前置掺气坎与首级大台阶结合的方案四可有效提高消能率,显著减小溢流坝面负压分布范围及负压值。四种方案中,方案四消能率最大,为62.23%,比无前置掺气坎条件下均匀阶梯的方案一消能率58.52%,增大了6.34%。     

污水浓度对高原湖泊人工湿地处理率的影响研究

通过改变表流和潜流人工湿地的进水总磷（TP）、总氮（TN）的浓度,采用6种湿地植物（紫叶美人蕉、水葱、水葫芦、水芹菜、菖蒲、芦苇）的对比实验,对比分析了6种不同植物的表流和潜流人工湿地处理率随浓度变化的规律,得到了6种不同植物的表流和潜流人工湿地的理论最优处理浓度、理论最优去除率、实际最优处理浓度、实际最优去除率和TP、TN最大日处理负荷。实验结果表明：六种植物的表流和潜流人工湿地对TP、TN去除率随着浓度的增加而降低,植物不同,处理率降低程度不同,且潜流比表流去除率降低值小。水葫芦去除率随TP浓度增加变化不大,表流处理率降低1.61%,潜流降低1.12%;美人蕉变化较明显,表流处理率降低2.94%,潜流降低了2.55%;随TN浓度增加,紫叶美人蕉去除率降低最小,表流处理率降低17.07%,潜流降低15.94%;芦苇去除率降低较明显,表流处理率降低20.86%,潜流降低18.20%。同时,根据实验结果得到6种植物表流人工湿地最大日TP去除量为60.16g（m^-2·d^-1）;潜流人工湿地最大日TP去除量为81.50g（m^-2·d^-1）。表流人工湿地最大日TN去除量为547.20g（m^-2·d^-1）;潜流人工湿地最大日TN去除量为577.60g（m^-2·d^-1）。