人工岛对金梦海湾水体交换的影响

为研究金梦海湾人工岛的不同布局对周围海域水动力及水体交换的影响,基于MIKE软件建立三维和二维潮流模型以及保守物质输运模型,运用欧拉法计算水体滞留时间,从整体和分区二个方面分析人工岛对水体交换的影响机制.结果表明：海螺岛工程起到分流、导流的作用,提升了金梦海湾的水体交换能力,水体交换率提升10.17%;海螺岛和进岛路的联合作用,使金梦海湾形成一个水体交换能力较差的半封闭式水域,水体交换率下降7.73%;在建设人工岛时保留潮汐通道有助于该区域的水体交换,进岛路的去除为汤河口和金梦海湾近岸增加一条潮汐通道,水体交换能力增加17.90%;在弱潮流地区,需考虑余流的作用.金梦海湾区域的余流小,潮流弱,因此保守物质滞留时间长,水体交换缓慢,水体的自净能力低.     

流化填料净化塔流体动力学特性研究

本文利用工程中测试的数据 ,探讨了流化填料净化塔的有关动力学特性 ,包括初始流态化速度、填料被带出速度、操作气速、床层膨胀高度和雾沫夹带等 ,并建立了数学模型。在工程设计中 ,当条件相近时 ,直接利用这些数学模型指导设计 ,是可行的     

Using Steady‐State Backwater Analysis to Predict Inundated Area from National Water Model Streamflow Simulations

National Water Model (NWM) simulates the hydrologic cycle and produces streamflow forecasts for 2.7 million reaches in the National Hydrography Dataset for continental United States (U.S.). NWM uses Muskingum–Cunge channel routing, which is based on the continuity equation. However, the momentum equation also needs to be considered to obtain more accurate estimates of streamflow and stage in rivers, especially for applications such as flood‐inundation mapping. Here, we used a steady‐state backwater version of Simulation Program for River NeTworks (SPRNT) model. We evaluated SPRNT’s and NWM’s abilities to predict inundated area for the record flood of Hurricane Matthew in October 2016. The Neuse River experienced record‐breaking floods and was well‐documented by U.S. Geological Survey. Streamflow simulations from NWM retrospective analysis were used as input for the SPRNT simulation. Retrospective NWM discharge predictions were converted to stage. The stages (from both SPRNT and NWM) were utilized to produce flood‐inundation maps using the Height Above Nearest Drainage method which uses the local relative heights to find out the local draining potentials and provide spatial representation of inundated area. The inundated‐area accuracies for NWM and SPRNT (based on comparison to a remotely sensed dataset) were 65.1% and 67.6%, respectively. These results show using steady‐state SPRNT results in a modest improvement of inundation‐forecast accuracy compared to NWM.     

水动力扰动作用对太湖水体胶体相痕量金属浓度影响的模拟

在水槽中模拟研究了太湖中动力扰动作用引发底泥再悬浮对水体Cd、Cu、Pb、Fe、Mn、Zn等痕量金属的胶体相浓度的影响.结果表明,上覆水各元素的胶体相浓度在模拟扰动22h后均达最高值,其中,胶体相Cd、Fe、Cu、Mn浓度均与水动力扰动强度显著正相关(r=0.799、0.709、0.820、0.788,P=0.001、0.007、0.001、0.001),胶体Pb、Zn浓度均与水动力扰动作用不相关(r=0.542、0.523,P=0.056、0.067);水动力作用主要通过改变上覆水各痕量金属总量和胶体有机碳(COC)浓度而影响胶体相痕量金属的浓度,而且,其影响存在一定的滞后效应;由于上覆水中COC浓度低于太湖水体,使得其对胶体相痕量金属浓度的影响比在太湖中显著.     

基于SPH方法的埋地PE燃气管道挖掘破坏数值模拟研究

为弥补有限元法在埋地燃气管道挖掘破坏研究中的不足,基于光滑粒子流体动力学法（SPH）,建立挖齿-土体-管道相互作用动力学模型,采用FORTRAN编程实现SPH计算程序,并结合算例分析挖齿挖掘过程挖齿-土体-管道实时状态及管道动态响应,最终得到椭圆度、应力应变分布等重要参数。结果表明:SPH方法可有效分析埋地管道挖掘破坏全过程,研究结果为挖齿-土体-管道等多方接触或冲击领域提供新的研究方法。     

水动力对浮游生物影响的围隔研究

利用3个围隔装置,于2007年8月～2008年7月间研究了0.002、0.10、0.15和0.30 m.s-1共4种表面流速对围隔内浮游植物和浮游动物生长的影响.结果表明,0.15、0.30 m.s-1这2种表面流速下围隔内壁附着水绵生物量分别是对应静止条件下的2.3倍和31.3倍,0.10、0.15和0.30 m.s-1这3种表面流速下围隔内Chl-a浓度分别为对应静止围隔中的45%、54%和26%,浮游动物生物量分别为对应静止围隔中的38%、27%和6%.这些现象的作用机制可能在于水动力产生的剪切力促进水绵的营养生殖、紊动强制裹挟浮游植物破坏其光生境、水绵繁殖抑制浮游植物生长和水动力扰动降低浮游甲壳动物捕食成功率.     

太原市迎泽湖富营养化控制的模型研究

针对湖泊富营养化问题,对太原市迎泽湖进行资料收集和长期水体监测,综合水动力模型、水质模型,融合参与湖泊富营养化的各种生命活动过程,建立湖泊富营养化耦合模型,用实测水质数据进行参数率定与验证,选取总氮、总磷、叶绿素a及透明度4项因子进行模拟,得出迎泽湖营养物质输移扩散及时空分布规律.结合迎泽湖实际情况,从补水方式、补水频率以及改变湖泊柔性结构三方面,提出改变水动力条件的方案并进行数值模拟,研究了各方案水动力、物质输移扩散的改进效果,结果表明,作为富营养化程度表征的叶绿素a在空间和时间分布上均存在一定的规律性,其浓度变化范围在0.035~0.105mg/L之间;藻类等浮游植物迅速增殖导致水质恶化水华暴发,而采取加大湖水水力循环和改善入口水质的控制方案,可有效改善湖水水质.     

风浪扰动对太湖水体中胶体态痕量金属含量的影响

2005年8月15日～9月2日,观测了不同风浪条件下太湖水体中胶体态(1kD～1μm)Fe、Mn、Cu、Zn、Pb和Cd等痕量金属的含量以及悬浮物(SS)、浮游生物和胶体有机碳(COC)等背景指标的含量变化.结果表明,风浪的扰动作用对太湖水体上述各项指标均有直接或间接的影响,是太湖水环境条件变化的重要驱动力.胶体态痕量金属的含量主要受COC含量、痕量金属总量等因素的影响,但归根结底均受制于风浪的扰动作用.胶体态Mn、Cu和Pb的含量与风浪扰动强度呈正相关;胶体态Zn含量和扰动强度呈负相关;而胶体态Fe含量主要取决于COC和总Fe含量,和风浪扰动强度无明显关系;胶体态Cd含量与COC含量、总Cd含量乃至风浪扰动强度均无明显关系.     

湖泊流体动力学模型及其应用

从二维浅水非固定流的控制方程和湖水稀释自净方程出发,建立了一个湖泊流体动力学模型.并根据天津于桥水库的实际情况,对该水库引水期和非引水期的水污染情况进行了模拟试验.试验结果表明,在设置水库初始质量浓度为零的情况下,引水期开始后,TN由果河入库处逐渐向库中心扩散.96h后基本上扩散到整个水库,随后出现稳定的分布状态.水库中出现一些高值中心与水库的基本形态和动力参数(如水库形状、边摩擦、底摩擦以及风应力等参数)有关;在非引水期,于桥水库的总磷、总氮等污染物的分布较引水期变化缓慢、简单,而且,污染物的含量相对较小.模拟的污染物分布结果与于桥水库的实际分布基本一致.      

洋山海域工程前后水动力特征分析

洋山海域自2002年建港工程以来,先后封堵了北岛链三个过水汊道,使得海域附近水动力结构发生显著变化。采用工程前后大量水动力实测资料,并结合数值计算结果,对洋山海域工程前后的水动力特征进行了综合分析。研究结果表明:工程后大部分海域涨潮流速降低,但小洋山前沿除外;整个海域落潮流速度增加,但地形急剧缩窄的东口门区域增幅并不显著。讨论认为,地转偏向力显著增强了海域北部区域特别是小洋山前沿海域的涨潮流速,是小洋山岛屿前沿海域涨潮流速工程后维持不变的重要原因;受南岛链不规则岸线的影响,地转偏向力对落潮流影响不显著。工程后各汊道的封堵使得落潮流外泄不畅而发生壅水,使得工程后涨潮时段海域水位低于工程前,没有壅水现象发生。工程后的涨、落憩流时段均形成了较大范围、较长时段的弱流场。