叉蕊皂甙的FABMS和MIKES研究

利用快原子轰击(FAB)和质量分析离子动能谱(MIKES)法对三个叉蕊皂甙的结构进行了分析,结果表明FAB谱可以给出分子量和特征碎片信息;根据MIKES谱可确定与皂甙元联接的糖基个数以及糖的连接顺序。

MIKESHE在电厂洪峰计算中的应用与结果分析

传统的水电厂、变电站设计洪水计算方法都是以经验公式或推理公式为基础建立的简单计算法,计算结果的正确率都较低。采用MIKE SHE分布式水文模型,结合GIS与RS技术,对贵州喀斯特地貌区的六硐河甲茶水电站进行了洪峰流量计算,并与其他模型方法的计算结果进行了比较。结果表明,在洪峰计算中,MIKE SHE模型具有模拟结果更加精确、详细等独特优势,且适用于喀斯特地貌区。该模型的成功使用为今后类似地区的洪峰计算奠定了坚实的基础。

分布式物理水文模型MIKESHE的研究进展

分布式水文模型的研究与应用是水文建模领域中最活跃的方向，是解决流域的水文、生态和环境问题最有效的途径，文章详细阐述了能完整模拟水文循环过程的分布式物理水文模型MIKESHE的特点及其国内外的研究进展。认识MIKESHE模型的框架结构和对参数率定提供取值范围。

基于监测与模型的典型合流制排水系统溢流污染来源解析

以北京中心城区某典型合流制分区为研究区,开展自“地表-管网-排口”的全过程监测,基于MIKE URBAN软件构建数值模型,构建一套结合监测与模型的溢流污染解析方法,量化分析不同降雨量级下溢流污染来源。结果表明:管道沉积物、地表径流和生活污水对COD的贡献率分别为43.4%~53.9%、27.4%~27.5%和18.6%~29.2%。中雨流量峰值晚于浓度峰值,大雨反之;两场降雨溢流水质浓度峰值差异小于流量峰值。随着降雨量级及强度增加,地表径流和管道沉积物的污染负荷增加,后者增加量更大。管道沉积物是合流制溢流污染的主要来源,应优先对其进行控制。

不同调水方式对巢湖水质影响模拟

引调水工程是目前用来改善湖泊水质的重要手段,然而引调水的调水路线、来水水量以及来水水质对湖泊水质改善效果都至关重要。本文以“引江济巢”工程为例,针对巢湖的浅水湖泊特征,考虑引调水入湖后不仅对水量和水质有直接改善作用,还可能因为湖区水动力条件改变及内源释放影响水质,通过构建二维水动力水质模型,模拟不同调水路线、水量下湖区水动力条件,进一步考虑不同来水水质和底泥释放对水质改善的影响。结果显示,调水对流场的扰动在丰水年较弱、枯水年较强,流量对湖区水质影响随流量增大而增强,来水水质的优劣是决定湖区水体水质是否改善的关键。整体而言,西湖区受调水影响较小,东湖区能够对全湖水质变化起到指示作用。调水方案应基于湖泊实际水量与水质状态综合考虑调水流量与水质制定。

平原圩区复合下垫面水文水动力耦合模型

平原圩区地势低洼,下垫面类型多样,产汇流过程较为复杂,水文过程模拟和预报十分困难。为解决平原圩区洪水预报难题,建立考虑水田、旱地、林地、城市区与水域等多种下垫面类型的产汇流模型,利用MIKE 11 HD水动力模型模拟河道汇流过程,提出面向平原圩区复合下垫面条件的水文水动力耦合模型;并采用BP神经网络进行河道水位预报误差校正,以提高模型精度。选择广州市南沙蕉门河排涝片为研究区,检验耦合模型的水位预报精度,并以2023年“9·7深圳特大暴雨”为移置场景输入,模拟不同排涝措施对河道水位的影响。结果表明:模型能够较好地模拟研究区场次洪水的河道水位过程,率定期和验证期的平均Nash效率系数分别为0.86和0.91,10场洪水中有8场的最高水位模拟误差小于0.05 m;采用BP神经网络校正后所有场次洪水的Nash效率系数均大于0.9,满足洪水预报的精度要求。研究区面临“9·7深圳特大暴雨”场景时存在内涝风险,需提升圩内蓄洪排涝能力。

基于空间信息格网的南京市洪水风险评估

分别采用MIKE模型和ArcGIS平台搭建洪水风险自然属性和社会属性空间信息格网并进行格网叠加,构建洪水风险评价指标体系,利用层次分析法和熵权法确定主客观权重,进而计算得出洪水风险综合指数并对南京市秦淮区3个相邻街道进行洪水风险评估。结果表明:不同降雨强度下,洪水风险综合指数西北部较高、东南部较低、易受损敏感区相对较高;随着降雨强度增大,洪水风险综合指数较高的区域范围不断扩大;研究区主要积淹点均处于洪水风险综合指数较高区域;基于空间信息格网的洪水风险评估可为精细化、动态化的洪水灾害风险评估与洪水管理提供参考。

基于MIKE3三维水动力模型的鱼道集鱼区流场特征分析

在大量水利工程建设下,人们对水利工程引起的生态环境破坏越来越重视。以黄金峡水利枢纽鱼道集鱼区为研究对象,采用MIKE3三维水动力模型对鱼道集鱼区不同工况的流场进行数值模拟分析。结果表明:通过对鱼道集鱼区进行三维水动力模拟,可以详细了解集鱼区的流场特征,评估集鱼区的水流情况,包括流速、流向、涡流等。对于工况2和工况4(开放3#机组),鱼道口流速过高,对鱼类洄游造成一定困难;工况1与工况3(开放1#机组)对于鱼类洄游行为比较有利,鱼类可以顺利到达集鱼口。

基于MIKE FLOOD模型的平原水网地区内涝治理效果模拟研究

为科学评估平原水网地区内涝治理效果,以昆山市淀山湖镇为研究对象,基于MIKE FLOOD模型,耦合一维河网、二维地形和一维管网模拟了平原水网地区城镇内涝情况。采用实测降雨数据对模型进行了率定和验证,并模拟了2年一遇、5年一遇、10年一遇和20年一遇4种重现期降雨条件下现状和治理后的最大淹没水深。模拟结果表明:20年一遇降雨条件下内涝范围变化明显,其余3种重现期降雨条件下内涝范围变化不明显;对于降雨重现期较小条件下的城市内涝治理,应优先考虑管网改造,而针对短历时的强暴雨事件,应优先考虑海绵城市设施建设改造;为了应对不同重现期、短历时降雨造成的城市内涝风险,应在管网改造的基础上配合海绵城市设施建设改造。

基于雨水截流率的合流制改造措施研究

合流制溢流污染控制是中国当前城市排水系统(尤其是在密度大和改造难的老城区)所面临的一项急迫且艰巨的重要任务。为削减溢流污染且充分发挥原有设施的调控能力,建立一套经济可行的合流制改造措施至关重要。基于水环境容量,以雨水截流率作为污染控制指标,联合当量降雨强度确定截流调蓄总量,利用MIKE Urban的时间—面积模型构建某大城市老城区排水系统的水力水质模型,通过对截流、调蓄改造进行可行性与经济性分析,制定原有截流设施保持不变、增设水泵限流装置、新建4 mm降雨量调蓄池的改造方案。模拟改造后,雨水截流率由58.9%提高到85.3%,不仅简化了截流调蓄改造的计算,增强其普适性,还进一步提高了截蓄两者的联动性,在满足污染控制要求的同时更直观地体现溢流污染控制效果,对老城区更合理高效地开展合流制改造具有指导意义。

基于MIKE21的尾矿库溃坝数值模拟研究

尾矿库的安全不仅影响生产效益,还影响人民的生命和财产安全。以河南省某尾矿库为例,利用MIKE21水动力模块,建立尾矿库溃坝数值分析模型,模拟下泄砂流演进过程;对比分析了4种工况下下泄砂流的淹没范围、淹没深度及特征时间点,分析增设拦沙坝后下泄尾砂的淹没特征。研究结果表明:增设拦沙坝后可有效阻拦一部分下泄尾砂,有效减小瞬时溃坝对下游的影响。研究结果对尾矿库增设防护措施,编制应急预案与可行性研究报告,设计安全设施等具有重要意义。

考虑水动力条件及水系连通的平原河网圩区畅流活水方案

针对平原河网地区水动力条件不足等问题,以嘉兴市新塍镇为例,探究不同畅流活水方案对河道水质的改善效果。构建MIKE11水动力学水质耦合模型,分析“引水/水系连通—水质”驱动响应规律,以NH3-N浓度为主要指标,分析不同活水方案的水质改善效果,并提出优化调控方案。结果表明,集中引水对区域水质改善影响较小,分散设置多个引水点可明显提高水质;直接对水质较差河道进行补水,污染物消减率在8%~30%之间,水质改善效果较明显;合理的水系连通工程可进一步增加畅流活水方案水质改善效果。

基于动态系泊软件的泊位敏感性分析及不可作业时间研究

以非洲某港为例,将影响船舶作业的风、浪、流等主要因素进行敏感性分析,找出各影响因素的特点及规律,确定典型工况计算数量,使用MIKE21MA软件进行系泊分析,将计算结果与控制标准进行比较,通过与波高、周期联合频率分布结合推算不可作业时间。结果表明:单考虑系泊条件,完全不稳定系泊时间占9.41%(37 d),瞬时不稳定系泊时间占41.4%(148 d),完全稳定系泊时间占49.19%(约180 d);本工程确定不可作业时间的方法可推广至类似的受长周期波影响的码头工程,敏感性分析可以在有限资源条件下,减少计算组次、提高计算效率。

耦合降雨过程-排水系统的机场跑道积水演化

机场跑道排水是保障飞机运行安全和飞机品质的关键因素之一,良好的排水系统能够有效排除雨水,减少积水和滞留水的影响。为了探讨现有机场跑道排水系统排水能力,以及降雨与排水系统的演化过程,以中国南方某机场跑道为研究对象,将丹麦水利研究所开发的集成的水文水质量模型(Danish Hydraulic Institute model integrated computing,DHI MIKE)模型应用于机场跑道,构建耦合雨洪模型。根据研究区域的降雨特性以及现有排水系统,设计4种不同重现期的降雨情景,从管道充满度、地表淹没结果、跑道积水演化过程3个方面进行模拟分析。结果表明:管道满管数量与降雨强度呈正比关系,不同重现期下研究区域水深的空间分布大体呈一致状态,集中在集水浅沟周围。重现期越大,积水深度越高;出现积水时间和跑道关闭时间提前。跑道排水能力基本能够满足5年一遇的降雨标准。

基于水动力模型的尾矿库溃坝数值模拟分析

尾矿库是高势能人造泥石流危险源,如果溃坝将对下游造成大规模次生灾害。为减少尾矿库溃坝的风险,可在实际工程中应用数值模拟方法。利用MIKE 21软件的水动力模型模拟尾矿库溃坝过程,设置全库溃坝、初级坝以上瞬时溃坝、1/3堆积坝瞬时溃坝、最危险滑动面以上瞬时溃坝及洪水漫顶溃坝等5种工况,计算各工况下泄尾沙的淹没范围及特征时间点,研究其规律。结果表明,溃坝泥石流在坝址处流量大、流速快、淹没深度大;溃坝瞬时泄沙量越大,破坏性越强。数值模拟分析结果可以为尾矿库增建防护措施或编制应急预案提供参考依据。

生态补水对孝妇河湿地水华的预防效果模拟

基于二维水环境数学模型理论,构建了考虑生态补水扰动下的孝妇河湿地水域富营养化模型,采用决定系数判断模型的可行性,通过水华危害指数H评估不同生态补水方案下的水华预防效果.设定8种不同的生态补水情景,分析了湖泊水动力、水质的演化特征.结果表明:二维水环境数学模型模拟误差低于20%,COD、氨氮、总磷、总氮四种污染物决定系数大于0.8,分别为0.95,0.94,0.87,0.81.在相同补水量条件下,短时长的补水措施效果更佳;在不同补水量的条件下,大流量的补水效果更佳;同等补水条件下,多点位补水效果更佳.研究优选出最佳生态补水方案为方案B8:上下游同时补水,补水总量200万m^(3),分20次间断补给.

河流突发水污染事件峰值模拟及预警研究

为了最大程度地降低突发水污染事件带来的损失,采用MIKE11水动力—水质耦合模型,对太子河流域本溪段突发水污染事件进行模拟。模型验证的结果表明,构建的水动力—水质耦合模型满足精度要求。模拟4种情景的含挥发酚废水超标排放,结果表明:在相同条件下,污染物峰值浓度与排放强度、瞬时排放量呈正相关;排放地点距离监测断面越近,污染物峰值浓度越高;排放强度不会影响污染物到达监测断面及峰值浓度的时间。不同挥发酚超标排放的模拟结果可以为相关河流突发水污染事件提供预测预警,还可以为应急处置提供参考。

鄱阳湖水利枢纽工程施工和运行对湖区及尾闾洪水动力的影响

鄱阳湖是长江水系中的两大通江湖泊之一,在调节长江水位、涵养水源、改善当地气候和维护周围地区生态平衡等方面都起着巨大的作用。鄱阳湖水利枢纽的修建可能导致湖泊水文情势和水动力的变化。本文基于MIKE 21构建鄱阳湖二维水动力模型,选取1954年和1998年特大洪水年以及1991年长江倒灌年作为运行期的典型年,选取1995年作为施工期典型年,按照规划中的鄱阳湖水利枢纽工程施工及运行调度方案,计算水利枢纽修建前后鄱阳湖水位和流量的变化,定量分析枢纽工程对长江干流、鄱阳湖湖区及尾闾附近洪水动力的影响。结果表明:不同典型年鄱阳湖水利枢纽对长江干流、湖区及尾闾的洪水动力影响相似,其中洪水期、倒灌期及施工期一期对长江防洪、湖区及尾闾附近的影响较小,施工期二期湖区水位壅高幅度最高达0.237 m,对鄱阳湖湖区及尾闾附近防洪有一定影响;枢纽工程对星子、都昌、康山等湖区水文站水位影响幅度较为接近,且越靠近尾闾,影响越小。整体而言,鄱阳湖水利枢纽的修建会导致洪水年鄱阳湖湖区水位壅高,倒灌期湖区水位降低,湖区流速降低,但变化幅度均较小,故枢纽工程施工期和运行期对汛期行洪影响不大。

农村河道生态治理模式水质改善效果模拟

随着河长制的全面推行和乡村振兴战略实施,农村河道生态治理行动在全国各地相继展开,农村水环境问题备受关注。立足于农村河道构建水动力-水质耦合模型,通过模拟3种生态治理模式(生态浮床、生态护岸和生态湿地)下农村河道污染物浓度变化情况,分析3种治理模式对河道的水质改善效果。结果显示,生态湿地改善水质效果最佳;3种生态治理模式下,污染物降解量均与污染物本底浓度高度正相关,降解率与污染物本底浓度相关性一般;补水流量越大,污染物降解效果越突出,单位补水流量对降解污染物的贡献度越低,当补水流量约占本底流量的10%时,改善水质效果最佳。研究成果可为农村河道生态治理提供参考。

降雨雨型对城市雨水系统内涝弹性的影响

为探究降雨雨型对城市雨水系统内涝弹性的影响,基于MIKE FLOOD平台,以济南市新旧动能转换起步区大桥分区为研究对象,对7种重现期、3种降雨历时和3种雨峰系数的设计降雨雨型进行内涝过程场景推演,并结合层次分析法,以积水量、积水面积和平均积水深度为基础量化系统内涝弹性。结果表明:积水量峰值、积水面积峰值均随重现期、降雨历时的增大而增大,平均积水深度波动较大;系统性能前后主要发生两次波动,分别由降雨强度变化和研究区大部分洼地深度较浅导致;随着重现期的增加,系统内涝弹性越小,单位雨峰系数引起的系统内涝弹性极值对应的降雨量差异越来越大,整体上,降雨雨峰越居中和降雨历时越大,系统内涝弹性越小。