崖门水道悬沙输运及底床冲淤特性研究

针对感潮水道独特的水动力特征和泥沙输移情况,同时考虑径流、潮流等多种动力因素共同作用,建立了三维悬沙输运及床面冲淤数学模型.水平方向采用非结构三角形网格,垂向采用σ坐标,利用有限体积法离散积分形式三维浅水守恒方程,对每个控制体单元分别进行水量和动量平衡计算.利用模型对崖门水道的悬沙分布和输运情况进行了数值模拟,对泥沙浓度场的分布特征进行了分析,并对底床冲淤变化进行了定量计算.     

崇明东滩鸟类栖息地优化工程区海堤水闸外侧引水渠冲淤数值模拟

在河口水动力模式的基础上,耦合泥沙模块和底部冲淤方程,建立了崇明东滩鸟类保护区海堤外侧引水渠冲淤三维数值模式.模式上游闸门水通量由堰流公式计算,内侧水位由随塘河水动力模式计算,模式下游水位、盐度、泥沙浓度由长江河口大区域数值模式计算.利用2018年7月28—30日优化工程区水闸开闸冲淤前后实测引水渠底部高程进行验证,模式计算的高程与实测值吻合良好,表明模式能较好地模拟引水渠冲淤变化.冲淤计算结果表明,闸下引水渠在自然状态下,涵闸关闭60 d后基本淤平,闸口淤积量最大,淤积程度自闸口向外海逐渐减小.引水渠自然淤积2个月后,随塘河蓄水至3.0 m开闸放水,引水渠平均冲淤量为96 mm;随塘河蓄水至3.8 m开闸放水,引水渠平均冲淤量为133 mm;纳潮冲淤一天,引水渠平均冲淤量为625 mm.纳潮冲淤是最为有效的冲淤方式.研究成果可为崇明东滩国家级自然保护区生态修复工程区的保护与管理、引水渠冲淤方案提供科技指导.     

含沙溃堤洪水数值模拟分析

为了研究复杂地形下含沙溃堤洪水的泥沙输移和床面冲淤,分析泥沙冲淤对溃堤出流的影响,评估水沙共同作用下的洪水风险,建立了非结构化三角网格的二维水沙数学模型.单元界面的水动力通量采用基于近似黎曼解的Roe格式计算,泥沙通量采用TVD-MUSCL格式求解.用小尺度的水槽动床试验数据对数值模型进行验证.将模型应用于黄河宁蒙段河道洪泛区某溃口含沙溃堤洪水的数值模拟.模拟结果表明,溃口冲刷坑外围易形成环形泥沙淤积体,同时洪泛区出现明显泥沙淤积.因此,含沙溃堤洪水带来的泥沙淤积问题不容忽视.通过比较清水定床、清水动床、含沙定床和含沙动床4种数值模型的计算结果,发现床面冲淤变化对溃堤洪水进洪流量有明显影响.     

黄河三角洲洪、枯季泥沙冲淤的数值模拟

本针对黄河三角洲海岸潮间带广阔、黄河入海水沙变化剧烈、近岸及河口区水动力条件复杂的特点，建立了1个潮流作用下的平面二维动边界全沙数学模型。动边界的处理采用窄缝法，并利用此模型对黄河三角洲洪、枯季时悬沙分布以及底床的冲淤进行了数值模拟，进而据此探讨了黄河三角洲洪、枯季的冲淤变化规律。     

在动床试验中试用二种不同比重的模型沙

本文提出在水力枢纽局部冲刷与建筑物边坡稳定的水工模型试验中试用木屑（重率１．１ｔ／ｍ３）和天然沙（重率２．６５ｔ／ｍ３）分别模拟级配较宽的原河床推移质中的细、粗颗粒，选沙设计重点考虑影响抗冲稳定的粗颗粒（ｄ７５）；同时，按不同要求的模拟部位分别采用与上述模型沙对应的冲淤时间比尺施放模型水流，获得所需范围的冲淤地形。经水口水电站大江度汛与截流工程现场观测验证，模型之冲淤地形变化趋势、高程，截流龙口抛投材料粒径、数量以及导流明渠和龙口的各项水力参数与原型相当吻合。     

太湖藻类动态模拟

建立了太湖藻类生长的动态模型，并将其与水动力模型和水质模型相耦合，综合考虑了风场、水动力特征、光照、水温等环境因子的影响.通过室内环形水槽实验得到了底泥释放率随水动力条件动态变化的特征，建立了底泥中TN，TP释放率与水体流速的定量化关系，并在模型中得到应用.该模型不仅可以对太湖的风生湖流，TN，TP等水质要素进行模拟，还可以模拟藻类在太湖中的生长和消亡情况以及其随风生湖流迁移的规律.采用2001年7～9月太湖的实测资料对模型进行了率定、验证.结果表明：该模型对风生湖流、总磷、总氮的模拟都是切合实际的，以叶绿素a浓度描述的藻类浓度的模拟值也能较好地拟合实测值.说明该模型对太湖富营养化的产生过程具有较好的描述能力，特别是考虑了底泥释放率与水动力条件相关联的重要性和必要性.     

河流网上泥沙冲淤动力学模型的建立与模拟

基于不同级别支流的汇流建立了枯水期河流网上的泥沙冲淤动力学模型.计算结果显示稳态下泥沙冲淤量在河段上的分布服从指数标度规律.利用黄河枯水期的实测数据与计算结果作对比,证明该模型能够模拟自然河道的冲淤状态,且可以预知一定条件下的稳态.     

近海挡潮闸闸下淤积问题及处理研究综述

我国近海挡潮闸数量多且闸下淤积严重,防淤减淤迫在眉睫。介绍了挡潮闸闸下淤积的自然原因与工程原因;总结了挡潮闸闸下淤积处理的防淤措施及减淤措施;提出未来应加强水力冲淤时间的确定及机械清淤地点的选择方面的研究,以及建闸前需加强水沙冲淤变化方面的研究模拟。     

河流网引水分沙的动力学瞬态模拟

汇流是河网上最基本的自然过程.引流则通常与水利工程相关.汇流和引流都会引起水沙变化,进而影响河道冲淤状态的变化.相较而言,对河道冲淤状态的研究更具现实意义.通过建立基于汇流-引流的河流网泥沙动力学模型,分析了在某一河段引流对其下游河段的影响,探讨了水沙变化与河道的冲淤调整.模型的模拟结果能够定性再现黄河上引流与河道冲淤之间的关系,即"引流增淤".瞬态过程显示了冲淤动力学对分流比的强烈依赖:显示了冲淤动力学对水沙条件的复杂依赖.本研究发现了冲淤量沿程分布的指数标度律,获得了关于河网泥沙输移动力学的一些新理解.     

重力坝-库水-淤砂-地基系统动力分析的时域显式有限元模型

为了研究淤砂层对高坝地震反应的影响,建立了重力坝库水淤砂地基系统动力分析的二维时域显式有限元模型,其中将淤砂层模拟为液固两相介质,并严格考虑了坝体、库水、淤砂层和地基间的动力相互作用。该模型的特点在于不同类型介质都以位移向量为未知量,采用时域显式逐步积分方式求解,不需要求解联立方程,因此节省计算时间和内存,可以非常方便地用于坝体线性和非线性动力反应分析。文中还应用所建立的模型,分析了淤砂层饱和度及厚度对坝顶加速度反应的影响,结果表明淤砂层可能会对坝体反应产生重要影响。     

少资料河流一维水动力水质模型概化断面参数获取方法

 水动力水质模型是河流水环境容量研究中的常用工具,中国西部大部分地区中小河流缺少断面测量数据,成为制约这些区域河流水动力水质模型构建的关键问题。为解决这一难题,提出一种利用Google Earth遥感影像提取河流多期水面宽度,结合实测最大水深获取河流概化断面参数的方法,并分别用概化断面和实测断面在MIKE11下构建少资料河流一维水动力水质模型,对两种断面模型的计算结果进行对比分析。结果表明,两种断面模型计算的水动力水质因子无显著差异;在模拟河段的上段、中段和下段,两种断面模型对水位、流速、化学需氧量（COD）浓度的计算结果基本吻合,验证了少资料河流概化断面参数获取方法的可靠性和可行性。     

A new model for the grid size optimization of the finite element method --Based on its application to the water quality modeling of the topographically complicated river

The finite element method is one of the typical methods that are used for numerical water quality modeling of the topographically complicated river. In this paper, based on the principle of probability theory the probability density of pollutants is introduced. A new model for the grid size optimization based on the finite element method is developed with the incorporation of the maximum information entropy theory when the length of the grid is given. Combined with the experiential evaluation approach of the flow discharge per unit river width, this model can be used to determine the grid size of the finite element method applied to water quality modeling of the topographically complicated river when the velocity field of the river is not given. The calculating results of the application of the model to an ideal river testified the correctness of the model. In a practical case-the application of the model to the Xingjian River (the Hengyang section of the Xiangjiang River), the optimized width of the grid of the finite element method was gained and the influence of parameters was studied, which demonstrated that the model reflected the real situation of the pollutants in the river, and that the model had many excellent characteristics such as stabilization, credibility and high applicability in practical applications.     

基于BP神经网络模型的水质评价方法探讨

运用人工神经网络理论和方法,建立了水质评价的BP神经网络模型,并对长治市10眼水井的地下水水质进行了评价,并与综合指数法、模糊综合评判法的评价结果进行了比较。结果表明,用BP神经网络模型评价水资源水质是可行的,为水资源水质评价提供了一个新的方法。     

多流中间包钢液流动特性分析方法

中间包水模型实验一般采用脉冲刺激-响应实验,分析所得平均停留时间分布(RTD)曲线特征;然而经典组合模型处理多流中间包RTD曲线时经常出现负体积死区分率或结果偏差较大的问题.本文基于组合模型,采用阶段刺激-响应实验,分析所得累计停留时间分布F曲线特征,对死区比例和活塞区比例进行计算.该模型计算方法适用于多流中间包的流场特征计算.基于累计停留时间分布曲线特征分析,对某钢厂七流中间包控流装置结构进行优化,优化后的中间包死区比例降低,各流差异减小,有利于生产顺行和铸坯质量的提高.     

合肥市南淝河水环境容量研究

根据南淝河的水文资料,选用一维稳态模型来模拟水质。以河段的功能分区情况为基础,利用已建立一维稳态的模型,选择段首控制法,对南淝河主要污染物CODcr,TP,NH3-N三项指标在不同水情保证率下进行环境容量的计算,并结合实际排放情况计算出削减量。南淝河水环境容量的确定,可用于河流的水质模拟和预测,为实施南淝河污染物总量控制提供基础资料,为南淝河水污染控制的管理和决策提供科学依据。     

基于未确知聚类的隧道涌水类别判别方法

 以国内8 条隧道的涌水量原始数据作为研究样本,将其进行分类。运用未确知测度预测方法,选取年降水量、地质-水文地质条件、地表汇流条件及地表水体补给条件4 项主要影响因素作为评价指标,建立了可行的未确知测度模型。经验证,未确知测度预测判别方法的正确率高,可以迅速判别隧道涌水所属的类别,为隧道涌水量的类别判别提供了一种新方法。     

正交曲线坐标系下二维浅水方程的变换

在平面二维明渠非恒定流的研究中,常采用边界拟合坐标技术建立二维正交曲线网格,但是直接推导坐标变换后在正交曲线坐标系下的二维浅水方程比较困难.本文给出了一种应用张量分析的推导方法,利用该方法简单、准确地给出了正交曲线坐标系下的二维浅水方程的具体形式,该方程已经广泛地应用于明渠水流计算中.     

基于模糊BP神经网络的水质评价

在BP网络模型基础上构建了隶属度BP网络模型,针对模型特点,建立了水质评价标准指标矩阵,并采用扩展方法构建了网络训练样本,将所建立的模型应用于佛山某污水处理厂的出水口水质评价,应用模糊隶属度方法实现水质级别评价,可以简明地表示水质接近于某类标准水质的程度。研究表明,本算法使评价的结果更具体准确、更符合评价水体水质情况,...     

换流阀冷却系统中离子交换器的设计计算及数值模拟

为确保换流阀冷却水系统中水质合格,需合理设计离子交换器的规格和内部结构。采用计算流体动力学数值模拟方法,建立离子交换器的几何模型,对离子交换器水流速度进行选择,进而确定塔径、塔高等工艺参数;运用二维多孔介质模型模拟塔内树脂填料,并对进出水装置的局部细节进行模拟,进而分析流阻特性及速度变化规律。结果表明,当设计出力一定时,控制水流速度50 m/h,计算塔径,流场、压力降具有较好的形态,采用小滤帽、石英方式配水,水流分布较为均匀,可对设备的选型提供技术参考与理论指导。     

供水管网模型水质不确定性研究

供水管网模型是保障供水管网水质安全的重要手段,受输入参数不确定影响水质模型计算的水质值是不确定的;为研究节点基本用水量、水损系数、主体水反应系数和管壁反应系数对供水管网水质特性的影响,提出了在假定他们的随机变化服从正态分布的条件下,采用蒙特卡罗随机抽样法,应用动态的水质模型计算得到节点水质的分布特征,给出了算法在管网中的应用;结果表明：当所有不确定输入参数共同作用时,节点水质的不确定性最大,水质反应系数是对节点水质不确定性影响程度最大的参数.