消力池底板混凝土磨蚀智能检测与数值仿真

水工混凝土磨蚀损伤是造成消力池破坏的主要原因，长期发展会对水利枢纽汛期行洪安全产生威胁。该文采用自主研发的水下机器人(remotely operated vehicle, ROV)对消力池底板磨蚀损伤进行了全面探测，根据骨料暴露比(aggregate exposure ratio, AER)量化表征磨蚀损伤程度，阐明了消力池底板磨蚀分布规律，并通过三维数值模拟进一步分析了消力池水动力要素对底板混凝土磨蚀的影响。结果表明：AER能有效反映水工混凝土磨蚀损伤情况，消力池前段及尾坎附近区域底板磨蚀破坏程度较高。高流速及尾坎附近的淤积回流作用是消力池底板磨蚀的重要因素，水跃漩滚区水气掺混效应减缓了磨蚀破坏，消力池前端无明显负压区，但流速较大，容易产生磨蚀等问题。研究成果对消力池的安全运行与结构评价具有显著的应用价值与推广意义。     

密云水库水温分布特征

为了分析密云水库近10年来水温分布规律,尤其是1999年以来入流减少对于水温结构的影响,该文在CE-QUAL-R1模型的基础上建立了适用于密云水库的垂向一维水温模型。利用1991和2006年的实测数据对模型进行参数率定和验证,进而模拟1998—2007年水库水温的时空分布。结果表明:在来流减少、水位大幅下降的情况下,密云水库的水温分层现象仍然存在,分层从春夏之交持续到秋季,最大温差超过10℃;当有较大的流量入库时,水库将出现双斜分层的水温结构;随着水位的下降,表层水温变化很小、中层水温上升幅度较大、底层水温上升幅度较小;取水口出流水温随着水位的下降而升高,高水位时最大值出现在秋季,低水位时最大值出现在夏季。     

三峡库区城市排污口附近污染混合区的特性

根据库区主要城市排污口附近污染混合区计算成果 ,以重庆江段桃花溪排污口、涪陵江段娃哈哈排污口、万州江段苎溪河排污口为例 ,采用量纲一分析和数据拟合的方法 ,对典型排污口的污染混合区特性进行分析 ,探讨排污口附近江段特征影响污染混合区范围的一般规律。通过分析各排污口建库前后污染混合区的变化趋势 ,讨论了水库蓄水对各江段岸边污染混合区特性的影响。结果显示 :污染混合区范围随排污口排污负荷增大而增大 ,弯道外侧、渐缩江段处排污口的污染混合区范围比顺直河段处排污口要小。这些结论对指导新的岸边排污口的设计、排污负荷的控制有重要意义     

激波捕捉格式求解复杂床面浅水方程的源项处理

为了解决激波捕捉格式应用于浅水模拟所带来的源项,尤其是底坡项的处理这一难点问题,建立了一种边界条件给定简单的方法。采取构造单元内部流动变量分布的手段,避开了对底坡项的直接处理,综合了常用的Godunov型通量差分裂格式(flux difference splitting,FDS)和LeVeque波传播方法的思想。通过与“人工渗透法”相结合,该方法被应用于存在移动的干湿边界的情况。对2个有解析解和1个有实验观测数据的算例进行了模拟,模拟结果与解析解或观测数据吻合良好。该方法可有效处理复杂地形变化的二维浅水流动。     

激波捕捉格式求解复杂床面浅水方程的源项处理

为了解决激波捕捉格式应用于浅水模拟所带来的源项,尤其是底坡项的处理这一难点问题,建立了一种边界条件给定简单的方法。采取构造单元内部流动变量分布的手段,避开了对底坡项的直接处理,综合了常用的Godunov型通量差分裂格式(flux difference splitting,FDS)和LeVeque波传播方法的思想。通过与"人工渗透法"相结合,该方法被应用于存在移动的干湿边界的情况。对两个有解析解和一个有实验观测数据的算例进行了模拟,模拟结果与解析解或观测数据吻合良好。该方法可有效处理复杂地形变化的二维浅水流动。     

水利枢纽下游水体溶解气体饱和度预测方法研究

泄水建筑物过流水体剧烈掺气,水气两相间气体质量交换迅速而充分时,可以假定下游水体溶解气体饱和度达到最大值.在此基础上,考虑电站和泄水建筑物过流水体均匀混合后的溶解气体超饱和特性,建立水利枢纽下游水体溶解气体饱和度的预测方法.对哥伦比亚河流域4座水利枢纽和三峡工程溶解氧实测资料进行的验证计算表明,该方法的计算结果均与实测资料相近,且应用方便,可在实际工程中推广.对三峡工程典型库水位下大坝下游水体的溶解氧饱和度的预测计算表明,发生百年一遇以下洪水时,黄陵庙断面的溶解氧饱和度不超过140%;发生百年一遇以上大洪水时,需要在防洪调度的同时进行生态调度,以减免超饱和对水生生物造成的影响.     

Computing Depth-averaged Flows Using Boundary-fitted Coordinates and Staggered Grids

Introduction　　Foropenchannelflow,thedepth-averagednonlineark-εmodelisvalidwhenthewidth-to-depthratioislargeandtheverticalvariationofthemean-flowquantitiesisnotsignificant.Fornaturalirregularboundaries,acoarsegriddistributionresultsin‘stairstepped’or‘blockedoff’approximationswhichmayresultinpoorresolution.Theboundary-fittedcoordinatestechniqueisusedtoovercomethesedeficiencies.Withboundary-fittedcoordinates,thecollocatedgridsystemisoftenusedtosimplifytheprogrammingbutthismaycreatea‘check…