一种沿程均匀入流矩形渠道水面曲线计算方法

近年来线性排水沟、道路边沟等有沿程入流的排水渠道得到越来越广泛的应用,但尚缺乏关于其水力特性的计算方法。根据圣维南方程,推导出有沿程均匀入流的明渠非均匀流水面曲线微分方程,并采用有限差分法得出特定条件下的水面曲线数值解。通过将数值解与实验水面曲线进行对比发现,两者曲线吻合性较好,进一步拟合提出了有沿程入流渠道的过流能力计算公式,以期为类似排水沟渠的设计计算提供参考。     

河道型水库中谢才-曼宁公式的适用性研究

文章通过对谢才-曼宁公式进行理论分析,并对照实际测流结果,得出结论认为在修建水坝后河流水动力条件显著改变,谢才-曼宁公式不适宜用来计算修建水坝后的河流各断面内的流速分布。在用累积流量法模拟计算水库型河流水动力水质时,应当用实际测流结果来绘制各计算断面累积流量曲线。     

滨海核电厂温排水相关若干问题研究

温排水是核电厂环境影响评价、取排水工程方案确定及工程可行性论证中需考虑的重要因素。本文针对核电厂取排水工程中与温排水散热特性相关的若干重要问题进行了研究和论述。结合海南昌江核电厂取排水工程设计、温排水模拟和温度场原型观测成果,对取排水明渠或管道中的水温沿程变化、取排水岸上回流时间迟滞、海域水面散热计算、淹没深层排水的三维水力热力特性等问题进行了论述,总结了当前研究中需要改进的内容,并给出了进一步优化与水温相关的设计、科研等方面的方法。     

汕头港水域温排水热扩散的三维数值模拟

本文建立了汕头港水域温排水扩散的三维数学模型，并采用特征差分方法求其解，对该法在三维情况下的稳定作了推导，给出了判断公式，上述模型被应用于汕头热电厂废热水排放的环境影响评价中，实例计算表明，该模型算法程序简单，计算结果合理。     

水库水质预测的解析计算

通过对水库恒定时间连续污染源输移扩散特征的分析 ,在其简化条件下求得一维水质模型方程的解析解。结合河道型水库断面几何参数的沿程变化规律 ,给出了 2座水库沿程BOD5浓度分布 ,并分别将解析计算结果与相应水库的一维水质数值模型预测值进行比较 ,沿程BOD5浓度分布吻合良好。 更多还原      

农业非点源污染物在排水沟渠中的模拟与应用

排水沟渠系统是农业非点源污染田间产污和外界受纳水体之间的过渡带.通过对排水沟渠系统不同级别排水沟渠间递推关系以及农田排水和非点源污染物在其中迁移转化过程的分析,应用水动力学基本方程和污染物迁移转化方程,构建了农田排水及其中非点源污染物在排水沟渠中的一维迁移模型,并对模型求解进行了探讨;在此基础上,以黄河上游青铜峡灌区第...     

基于数值模拟的震区溃决型泥石流入流点选取探讨

FLO-2D模型假定下伏沟床固定,未考虑泥石流沿程侵蚀,但侵蚀作用带来的泥石流沿程补给是强震区泥石流的主要活动特性,在溃决型泥石流中侵蚀作用尤为强烈,忽略该侵蚀过程,将会造成流体规模的严重低估。本文选取汶川震区典型溃决型泥石流沟为研究对象,利用泥石流过程机制的分析,将沟床侵蚀结束的位置设置为入流点,即侵蚀/堆积的分界点。为确定溃决型泥石流入流点流量过程线,将沟道最后一级已溃决的堰塞体参数输入到BREACH模型中,获得与实际相吻合的溃口流量过程线,依据体积浓度划分清水流量过程线在入流点处输入进行模拟研究。引入同时考虑淤积范围与堆积方量的精度评估模型,结合实际暴发情况对模拟结果进行评估,结果表明基于FLO-2D的震区溃决型泥石流数值模拟可将入流点设置在侵蚀与堆积分界点处,为该模型在强震区溃决型泥石流冲出规模预测的应用上提供一定的科学依据。     

滨海电厂温排水影响下的温升平面分布和垂向变化研究——以罗源湾可门电厂为例

本文以罗源湾可门电厂温排水为研究对象,基于现场调查和数值模拟手段,研究了温排水对电厂周边海域水体环境温升的影响,分析了温升的平面分布和垂向变化特征,并绘制了最大温升包络线图。研究结果表明,温升平面分布与电厂海域潮流特征及岸线地形有关。温排水入海后,表层温升水基本上沿与岸线平行方向的电厂上下游海域扩散,沿岸方向扩散距离远大于离岸方向扩散距离。温升最大的区域位于排水口附近,并沿离岸和沿岸方向温升减小,且离岸方向减小更快。在剖面方向上,海水温升影响最大的区域在表层,并沿垂直方向影响区域迅速减小,对水面3 m以下的区域影响很小。潮差对水温的扩散趋势及范围有影响,总体上,潮差越小,温升水的扩散面积越大。     

自然沟渠控制村镇降雨径流中氮磷污染的主要作用机制

以四川盆地紫色丘陵区林山村镇为例,分析降雨径流过程中氮磷在自然沟渠内的空间变化特征和不同控制机制的净化能力,研究了自然沟渠控制村镇降雨径流中氮磷的主要作用机制.研究结果表明,除NO3--N浓度在沿程上呈先减后增而后再减的趋势外,其它氮磷污染物(TN、PN、NH4+-N、TP、PP和PO43-·P)均为沿程递减趋势.溶解态氮是降雨径流氮素在空间沿程上的主要迁移形态,溶解态磷是流量限制型事件降雨径流磷紊空间沿程的主要迁移形态,而颗粒态磷是物质限制型事件降雨径流磷素空间沿程的主要迁移形态.泥沙截控固持是自然沟渠控制降雨径流氮磷污染的主要作用机制,有效降低径流中颗粒物浓度和拦截泥沙是控制降雨径流氮磷污染的关键.沉降段和沉沙凼具有明显的泥沙及颗粒态氮磷截控固持作用,可较好地去除村镇降雨径流中的氮磷颗粒态污染物,平均氮磷去除量分别为144.51、65.20 g·m-2(平均雨量37.85mm).植物吸收是植被段氮磷去除的重要途径,在雨季共吸收氮磷分别可达82.69、12.52 g·m-2.跌落曝氧也是降雨径流氮磷污染控制的重要作用机制,跌落段对NH4+-N的平均去除负荷为15.05 g·m-2.     

ABR处理生活污水的指标沿程变化及动力学研究

试验研究中温(35℃)条件下,4隔室ABR处理生活污水时各隔室出水指标的沿程变化情况,研究结果表明:各隔室出水COD沿程递减,并且前3个隔室承担了去除COD的重要责任;各隔室的平均出水VFA沿程递减,说明ABR在处理低浓度生活污水时,存在着产酸、产甲烷相分离现象;实验结束时,发现前面隔室的污泥成灰色,泥水混合液较为粘稠,而最后2隔室中的污泥则在底部形成较稠密的污泥床。在实验结果的基础上建立了基质降解动力学模型,并对模型的计算值和实测值进行比较,误差在2%以内,说明该模型的建立是可行的,具有一定的实际意义。     

卡鲁塞尔氧化沟水力学特性的大涡模拟

本文基于大涡模拟中的Smagorinsky-Lilly模型,对Carrousel氧化沟模型进行了水力学特性模拟,并研究了沟内流速和涡量分布规律.速度与压力耦合求解使用了压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法,采用VOF(Volume of fluid)方法追踪自由液面.模拟结果表明,回流现象主要出现在上中层混合液中,逆流现象主要出现于上层混合液中;转轮与转刷的推流作用是造成水面变化剧烈的原因;距转轮与转刷较近的区域、转速较快的转轮与转刷区域及直道段转刷下游水面较高一侧中上层区域的涡量较大.根据实验验证,本次模拟结果和实验值吻合度较好,Smagorinsky-Lilly模型可以准确模拟氧化沟水力学特性.     

农田排水沟渠水体-底泥中溶质氮分布特征试验研究

沟渠系统"过程拦截"是现阶段农业非点源污染控制和管理的重要手段.针对当前农田排水沟渠水体-底泥-植物系统内各介质间非点源溶质迁移转化机制不清的现状,本研究以天然沟渠为对象,以非点源溶质氮为例,通过2014年3月~2015年2月现场监测试验,分析了农田排水沟渠水体及底泥中非点源溶质氮的分布特征.结果表明,沿沟渠纵向,试验沟渠水体中总氮质量浓度、底泥中总氮含量均呈现一定程度递减趋势,表现出沟渠系统对非点源溶质的净化作用;水体中总氮质量浓度、底泥中总氮含量在沟渠横断面分布存在较大不均匀性,其分布特征与断面形态、流量变化过程、流速分布等因素有关,其中水体中总氮质量浓度均衡度为76.89%,底泥中总氮含量均衡度为57.04%;试验期内,水体中总氮质量浓度呈"凹"形变化、底泥中总氮含量呈"凸"形变化,二者表现出相逆的变化趋势.     

Wetland drainage in the Canadian prairies: Nutrient, salt and bacteria characteristics

Intensification of agriculture has led to renewed efforts to drain wetlands throughout North American prairies. It is perceived to threaten downstream ecosystem health through enhancing nutrient, bacteria and salt loading. An experiment was conducted to determine temporal variations in wetland solute storage and export upon drainage. Water quality along seven ditches and five natural spills that form between wetlands was also compared. The experimental wetland acted as a solute storage zone prior to its drainage. Variations in salts and DOC were influenced by hydrological processes, whereas variations in nutrients and bacteria were also influenced by biotic and/or sorption processes. Wetland water quality was an important control of drainage water quality as the wetland ditch acted as a simple conduit. Concentrations of TDN, DOC, HCO₃⁻, K⁺, and Ca²⁺ were higher in ditches than spills. Minimal changes in water quality along ditches and spills occurred, likely due to low spring temperatures that can restrict biotic processing and sorption. Since ditches connect wetlands to streams, they have a greater potential to contribute to downstream solute loading than spills. Wetland drainage efficiency and wetland water quality were deemed the factors critical to determining solute exports via ditches.     

氧化沟法治理酿造曲酒废水工程实例

设计规模8000M3/d,水温20～30℃.设计参数:PH进水7.8～8.5,出水6～9,CODcr(mg/l)进水800,出水150.BOD5(mg/l)进水400出水60,SS(mg/l)进水300出水150.采用两条单沟式氧化沟,每条长95M,宽15M,有效容积10000M3,停留时间30h,污泥负荷为0.11kgBOD5/kg活性污泥,实际处理后水质达到GB8978-1996一级排放标准.     

排水沟渠炉渣与底泥对水中氮、磷截留效应

通过等温热力学吸附实验,将炉渣、炉渣+30%底泥、排水沟渠底泥对水中氨氮的去除效果进行比较,并采用Langmuir等温吸附方程对3种基质吸附氨氮、磷酸盐的量进行拟合;通过动力学实验,比较3种基质吸附速率.结果表明,炉渣、炉渣+30%底泥、排水沟渠底泥对氨氮的最大吸附量分别为0.49,1.03,1.75mg/g,对磷酸盐的最大吸附量分别为0.99,2.33,1.88mg/g;4h内基质吸附氨氮速率分别为:0.10,0.11,0.54mg/(g·h),2h内基质吸附磷酸盐速率分别为:0.048,0.051,0.096mg/(g·h).由于沟渠底泥较为松散、遇水冲刷易流失,故选择炉渣作为沟渠基质坝的填充物.基质坝能够减缓渠水流速,延长渠水的水力停留时间(HRT).     

模拟排水沟渠非点源溶质氮迁移实验研究

农田排水沟渠是由水-底泥-植物组成的复合生态结构,其间非点源溶质的迁移转化对研究沟渠拦截、控制和管理农业非点源污染具有重要意义.本研究以模拟排水沟渠静态实验为基础,以典型非点源溶质氮素为例,分析了实验期内水体、底泥及芦苇不同介质内氮含量变化过程,分析了底泥吸附与解析、芦苇生长与衰败等年内不同时期对水体中氮素浓度的影响,探讨了水-底泥-芦苇复合生态体内氮迁移及对水体中氮浓度的影响机制.结果表明,底泥的吸附与解吸、芦苇生长的吸收和同化对水体中氮素浓度均有影响,10月之前这种影响表现为促使水体中氮素浓度降低,是水体的氮净化过程;10月之后这种净化作用开始降低,11月之后表现为促使水体中氮素浓度升高.同时,模拟沟渠水-底泥-芦苇生态体内氮迁移联系密切,任一介质内或介质间氮素迁移转化都会引起水体中氮素浓度相应调整.     

人工湿地植物床-沟壕系统水质净化效果

嘉兴市石臼漾湿地以仿拟自然界的植物床-沟壕系统为主要结构单元,以人工湿地生态根孔技术为核心净化技术,将河网源水主要水质指标提高了一个类别.为探索该系统以及根孔净化技术的优化途径,于2010年5～10月在湿地内构建了16个并联的植物床-沟壕单元,以正交设计手段研究根孔构筑方式、植物组合和强化介质3种因素对人工湿地植物床-沟壕系统水质净化效果的影响.综合考虑水质净化效果、工程施工难易程度、建设及运行维护成本等情况,推荐人工湿地植物床-沟壕系统的优化途径为:根孔构筑方式采用上、下两层秸秆填埋方式,植物组合优选芦苇+菰,在植物床局部采用适量方解石作为强化介质.比较了中试强化区和大工程区的水质净化效率,结果显示:强化后的植物床-沟壕系统具有进一步提升湿地水质净化效果的潜能,对总氮、总磷、氨氮等水质指标去除率提高幅度约为20%～40%.因此在保证湿地处理水量的前提下,控制大渠过水量、增加植物床-沟壕系统内根孔区的过流量可以发挥该系统更好的水质净化效果.     

嘉兴农村不同土地利用方式下沟渠底泥中的氮磷形态分布特征

沟渠是农田氮、磷营养物质排入地表水体的通道. 对嘉兴大田、集约化菜地、集约化果园、集约化养殖场4种土地利用方式下的农村沟渠0～5 cm表层底泥氮、磷的形态分布特征进行了研究. 结果表明:67个沟渠底泥样品的w(全氮)为1 560～7 480 mg/kg,其中w(交换态氮)为31.15～704.38 mg/kg,占w(全氮)的1.29%～10.01%;交换态氮中以铵态氮为主,占w(交换态氮)的62.15%～100%. 沟渠底泥样品的w(全磷)为580～6 420 mg/kg,w(碳酸氢钠溶解磷)为19.53～359.72 mg/kg,占w(全磷)的2.05%～18.96%;w(水溶性磷)为0.29～18.88 mg/kg,占w(碳酸氢钠溶解磷)的1.11%～14.63%. 土地利用方式对沟渠底泥氮、磷的形态分布有显著影响(P<0.01),集约化养殖场沟渠底泥中的w(全氮), w(交换态氮),w(铵态氮), w(硝态氮), w(交换态氮)/w(全氮), w(全磷), w(水溶性磷), w(碳酸氢钠溶解磷)均显著高于其他土地利用方式. 底泥w(全氮), w(交换态氮), w(铵态氮)和w(硝态氮)两两间以及w(全磷), w(水溶性磷), w(碳酸氢钠溶解磷)两两间均在α0.01时显著相关,w(全磷)与w(碳酸氢钠溶解磷)的相关性(r0.81,P<0.01)好于与w(水溶性磷)的相关性(r0.51,P<0.01).      

Carrousel氧化沟单个表曝机流态的模型试验和分析比较

对仅安装1个倒伞形表面曝气机(简称表曝机)的Carrousel氧化沟模型进行了水力学测定,通过颗粒动态分析仪(PDA)系统分析流出和流入表曝机一侧的液体流动速度、沉降速度,以及固体含量分布.结果表明,流出表曝机一侧,距表曝机较近的x轴位置流速较大;沉降速度沿y轴有个转折点,位于沟壁与挡板的中间;远离单个表曝机,固体含量逐渐增大.并将单个表曝机的测量结果与氧化沟内安装2个表曝机的流动试验进行比较,发现2个表曝机所产生的流场与单个表曝机产生的流场差别较大,且2个表曝机所产生的流场更稳定.