“四水四定”水资源管控理论研究进展

为落实水资源刚性约束制度,推动水资源精细化管理,在分析“四水四定”概念内涵、总结水资源管理理念和管控经验的基础上,提炼出“四水四定”水资源管控的基本理论和管理准则。系统梳理了“四水四定”的最新进展,指出应从宏观系统评价体系构建、水资源优化配置模型重构、水资源管控制度细化等方面进一步深化“四水四定”水资源管控的相关研究。

多孔溢洪道泄流三维数值模拟

为了充分体现闸墩对过坝水流的影响,采用有限体积法对含多个孔和多个闸墩的溢洪道进行了水流的三维数值模拟,采用k-ε紊流模型,利用VOF方法处理自由水面,给出了泄流能力、水面线和压力分布。数值模拟结果与模型试验结果对比表明,使用的模型能精确的模拟溢洪道的过坝水流。计算发现,溢洪道不同孔由于受闸墩、边墩等的影响,过坝水流的水面线、坝面压力有着一定的差异,从而为溢洪道的水力设计提供可靠的设计依据。

泄洪洞整体三维紊流数值模拟

利用实用、高效的泄洪洞整体三维紊流数值模型,对滩坑水电站泄洪洞进行了数值模拟,该模型采用引入VOF方法的kε-紊流模型,结合通用性强、易扩展的非结构混合网格。为克服网格扭曲给计算精度带来的影响,用一种改进精度的格心格式计算通量,使之具有非结构网格剖分的灵活性,程序的通用性和可扩展性,又有较高的计算精度。数值模拟结果和模型试验数据的对比分析表明,该模型是实用可靠的。

坝身泄洪水气两相流二维数值模拟

为了全面了解坝身泄洪水力学特性,采用基于VOF方法的水气两相流二维紊流数值模型对坝身表孔泄洪进行了计算模拟,得到的坝面压力、水舌入水点等水力特性与1:50比尺的整体模型试验值基本吻合,同时还进一步分析得出了坝后较真实的水舌风场、坝身泄洪的能量损失过程以及水垫塘的水流特性,表明两相流数值模拟是研究坝身泄洪水力特性的有效方法。

坝身泄水孔窄缝消能工三维水动力特性数值模拟

本文采用双方程紊流模型对中孔窄缝消能工的出流进行了三维紊流数值模拟,给出了侧墙压力分布、流场、挑流水面线等水流特性。计算结果和模型试验数据对比,两者吻合较好,对不同底板挑角的方案进行的比较计算结果,发现底板挑角对水流特性有着明显的影响。

泄洪洞有压段体型优化的三维数值模拟

采用VOF方法和标准k ε紊流模型相结合的方法,对滩坑水电站泄洪洞有压段进行了三维数值计算,数值模拟结果和模型试验成果的对比分析表明,采用的数值方法具有较高的计算精度。针对事故闸门井门槽体型设计方案存在的不足,提出了修改方案,由原来的圆角斜坡错距式门槽改为椭圆错距门槽,结果表明修改后的门槽水力特性有明显的改善,其体型比原设计方案更合理。

大型泄洪洞有压弯道水力特性

为系统研究泄洪洞有压弯道的水力特性,结合大比尺物理模型,采用三维Reynolds应力数学模型(RSM)对不同来流流速、弯曲半径和转角的有压弯道进行了计算,用模型试验资料对弯道的压力和流速分布进行了验证,计算值和试验值吻合良好。给出了弯道的内外压差和最低压力的规律、二次环流的发生和发展过程,弯道的水力特性和弯曲半径关系较大,并提出了一些工程措施。

地表水溶解氧与化学需氧量、高锰酸盐指数的相关性研究

水中溶解氧及化学需氧量、高锰酸盐指数是最能反映水质污染程度的三个指标,一般溶解氧高的水体水质相对较好,化学需氧量、高锰酸盐指数低,本文通过对南京江心洲街道的多条河流的溶解氧及化学需氧量、高锰酸盐指数进行监测,分析三者之间的相关性,不仅为实际检测工作数据的合理性提供判别依据,同时也为今后水环境容量及纳污能力计算提供科学依据。

水垫塘动水冲击压力测压管灵敏性分析

随着一批高水头、大流量高拱坝的建设,水垫塘合理布置便成为工程设计中的一项重大技术问题,而动水冲击压力是水垫塘的一个重要指标。测压管法是目前水工模型试验中常用的较经济的方法。为了评价测压管测量水垫塘动水冲击压力的灵敏性,采用三维紊流数值模拟方法,对不同的测压孔内径和测压管内径比值下的水垫塘动水冲击压力测量敏感性进行分析,并用模型试验进行验证。研究结果表明:测压孔内径和测压管内径的比值对动水冲击压力测量有较大的影响,区别于常规水工模型试验要求(测压孔内径应小于2 mm,测压管内径宜大于6 mm);建议测压孔内径和测压管内径的比应大于0.7且测压管内径宜大于6 mm,并对冲击核心区域用脉动压力传感器法结合测量。

正交法在滩坑水电站泄洪洞模型试验中的应用

对滩坑水电站泄洪洞进行了模型试验,观测了流态、水面线、压力分布、掺气浓度等水流特性。重点对反弧段进行了优化。由于对反弧段影响水流特性的因素较多,采用正交优化法对优化试验进行了设计,使原本需要81组试验才能完成的优化,减少为只要9组试验就能全面、真实地反映所有可能的组合,取得了良好的经济效益。

基于GIS与数学模型集成的闸泵信息管理系统

为了满足科学、合理、充分、有效地调度现有水利设施(包括水闸、泵站等),以达到防汛、除涝、控制水源、改善水环境的目的,对基于地理信息系统(GIS)与数学模型集成的闸泵信息管理系统进行了研究与开发。文中介绍了该系统的基本功能、设计及具体实现。用数据库管理闸泵信息管理系统的空间数据和属性数据,同时利用GIS完成对地图的显示、编辑、打印等功能。

太湖湖体水环境容量计算

针对太湖风生流的特点,提出考虑风向风速频率修正及污染带控制的水环境容量计算方法,建立了太湖水量水质数学模型,并结合水文水质资料对流场和浓度场进行模拟和验证.在控制单个污染带面积为1～3 km2,污染带总长度为湖岸线长度10%的基础上采用该方法进行计算,计算结果更可靠.太湖CODcr的水环境容量为132727 t/a,TN的水环境容量为7700 t/a.

徐州市水环境容量研究

分析徐州市水污染状况,根据设计水文条件及水质保护目标等参数,采用仅有面源影响及点源面源同时影响的水质模型,分别计算各河道的水环境容量,在考虑现状入河量的基础上,汇总徐州市总的水环境容量及削减量,并提出徐州市污染控制方案。

水库深孔挑射出流对复氧的试验研究

在水工泄水建筑物复氧能力的研究中,前人对自由溢流复氧能力和闸下出流复氧能力的研究较多,但对泄流水库下层水的中孔和深孔的复氧能力研究较少。为了消除低溶解氧的水库下层水对下游生态环境的不利影响,保证水生生物的多样性,在滩坑水电站泄洪洞模型中进行了系统的试验,发现复氧率与弗汝德数和下游相对水深相关性较好,同时增设掺气槽能够显著的提高复氧率。经研究提出的在一定条件下的经验公式,为水工深孔设计提供了参考。

风生流水动力特性试验研究

从以往对太湖和其他浅水湖泊的研究来看,水流走向主要受湖泊表面的风向支配,主要运动形式是由风驱动而形成的风生流。为了研究浅水湖泊风生流的基本特性,构建了一套模拟风生流的水槽试验装置,模拟了15m/s风速下的风生流,并采用高采样频率PIV系统对风生流水动力特性进行了精细的测量,获得了风生流的垂向流场信息。试验表明该系统测量结果符合风生流的形成规律,具有模拟风生流的能力。通过不同流程处、相同风速下风生流时均流场、水平流速、涡量、紊动切应力和紊动强度垂线分布的对比,分析了风生流的水动力特性。风生流水槽试验的结果可以为今后进一步深入研究浅水湖泊风生流提供基础数据。

热污水表面侧排的近区特性

为了正确预测热污水排放在受纳水域的掺混扩散规律,采用考虑浮力的雷诺应力紊流模型(RSM)对不同排放口长宽比的情况进行了三维紊流数值模拟,应用颗粒成像系统(PIV)和红外热像仪系统测得的热污水表面横向侧排试验流场和温度场作为验证.计算结果和试验结果吻合较好,表明所采用的三维紊流数学模型具有较高的精度.排放口长宽比对热污水表面侧排近区特性有较大的影响,并且扩散宽度和排放口的长宽比具有良好的相关关系.

巴克豪森效应在金属锚杆荷载检测中的实验

金属锚杆是岩土工程、地下工程中普遍应用的支护结构物,准确地检测在役锚杆的工作荷载,评价其工作状态对于研究锚杆的支护效果、分析工程及其围岩的稳定性、预防冒顶、塌方等工程事故具有重要意义。文章利用铁磁性材料所具有的巴克豪森(Barkhausen)效应,对利用磁噪声检测来进行金属锚杆在役工作荷载检测的可行性进行研究。试验结果表明,锚杆的在役拉应力与磁噪声之间存在着近似的线性关系。

科研管理信息系统的建设实施与思考

南京水利科学研究院自2007年底开始立项建设科研管理系统,该系统由项目管理子系统、合同管理子系统、成果管理子系统、统计报表管理子系统、科技平台管理子系统、学会工作管理子系统、试验厅室管理统计子系统组成。2009年8月包括该系统在内的院综合管理信息系统建成并进入正式运行,运行一年的结果表明,很好地实现了预期目标,已有5000多件相关文件通过网上流转实现了审核审批及电子文件归档,提高了科研管理工作效率。

惰性粒子流化床干燥玉米膏的体积传热系数

为考察及提升玉米膏在惰性粒子流化床中的干燥体积传热系数,在利用现代计算流体动力学模拟技术对床内流场进行初步分析的基础上,改用自设计的新型波纹气分板替代了传统的直孔平板气分板。通过实测体积传热系数与进风速率、进风温度等参数间的对应关系曲线,获知了体积传热系数的若干变化规律。借助极差分析的正交实验设计,开展了体积传热系数的参数影响水平及取值优化研究,并基于因次分析建立了相应的模型表达式。结果发现:体积传热系数随进风速率、进料质量流量或惰性粒子静床高的提高而增大,随惰性粒子粒径的提高而减小,随进风温度的提高而先增大后减小;另与传统的直孔平板气分板相比,新型波纹气分板将更有助于提升操作的体积传热系数。同时,各参数对体积传热系数的影响作用强弱依次为进风速率>进风温度>惰性粒子静床高>进料质量流量>惰性粒子粒径,且优化工艺组合为进风速率6.5 m/s、进风温度90℃、惰性粒子粒径1.5 mm、进料质量流量11.5 g/s及惰性粒子静床高40mm,对应的体积传热系数可约达2.76 kW/(m3.℃)。此外,构建得到的关联模型也适于体积传热系数的估算,其预测值与实验值吻合良好。

基于分区分类功能的江苏省河湖空间管控框架

为解决当前我国河湖在生态、功能以及空间上存在的问题,提出了一种基于分区分类功能的河湖空间管控框架。以江苏省为研究对象,以省内四大河流水系为基础,结合省内的自然地理、水资源、生态等条件进行自然地理、水资源、行政水系、防洪除涝、水土保持以及水资源保护分区,并基于协同理论对分区进行空间融合,得到最终分区方案,进而对分区内河湖的主次功能进行分析归总,并依据现有范围规定和管控红线需求对各分区进行管控范围划定。