不同营养水平调水对贡湖湾湖区水质及浮游藻类影响的模拟研究

为探究“引江济太”工程调水给受水湖区水体带来的生态效应,采用水生微宇宙模型进行为期11 d的室内模拟实验,以太湖贡湖湾湖区为受水水体,引入3组设定好的不同营养盐水平(贫营养水平O、中营养水平M、富营养水平E)的望虞河河水,研究在不同营养盐水平调水影响下,受水水体水生态环境的动态响应过程。结果表明:整个实验过程中,中营养和贫营养调水组的水体TN、NO_(3)^(-)-N、NH4_(+)-N、TP、SRP、TOC含量下降明显,富营养调水组影响效果较中营养和贫营养调水组差;调水提高了受水水体生态系统的多样性和均匀度水平,硅藻等非蓝藻细胞密度增加,蓝藻细胞生长受到竞争胁迫,中营养和贫营养调水的影响作用效果好于富营养水平。RDA分析结果表明,受水水体的pH、DO、SiO_(3)^(2-)-Si、TDS、NO_(3)^(-)-N、SRP是本实验水体影响藻类群落结构的主要环境驱动因子。

沉水植被斑块尾流多尺度紊流结构研究

探究斑块尾流中多尺度紊流结构对理解植被群落影响下的泥沙输移规律和河床演化过程有着重要意义。通过室内水槽试验,分析不同高径比及植被体积分数影响下的斑块后水流特性,得到时均流速及雷诺应力分布规律;通过谱本征正交分解对其脉动场进行分析,探究不同尺度涡的空间模态及能量分布规律。研究结果表明:①冠层垂向剪切层内剪切强度及其最大量纲一剪切层垂向厚度随着植被体积分数增大而增大,随着高径比增大而减小。②斑块尾流中,大尺度涡旋对应频率集中在0.15~0.29 Hz,对应斯特劳哈尔数为0.16~0.32,垂向分布介于0.2~1.3倍植被高度,纵向分布介于2~6倍斑块直径,横向关于植被中心线呈现出非对称分布。③纵向出流流速及剪切层内紊动强度是影响稳定尾流区长度的重要因素。剪切层纵向输运速度随着纵向出流流速增大而增大,剪切层垂向扩散速度随着紊动强度的增大而增大。

刚性植被区域床面泥沙起动特性

为研究植被环境中床面泥沙起动特性,以天然河道中的植被及沙床为原型,对刚性植被环境中床面形态变化及泥沙起动规律进行了试验研究,并采用单位床面空间平均流速表述植被环境中泥沙的起动流速。研究结果表明,淹没植被条件下动床床面泥沙运动可分为3个阶段,即静止、部分起动及全部起动阶段,定义第3个阶段为刚性植被环境中泥沙起动的标准;推导的淹没刚性植被环境中的泥沙起动流速半经验函数关系式可以表述植被环境中泥沙起动特性,其中植被因子F_v对泥沙起动的影响最明显;植被密度一定时,植株周围冲坑深与空间平均流速成线性关系。研究认为采用植被环境中单位床面空间平均流速表述泥沙起动特性的方法是可行的。

基于CFD的挑流泄洪雾化特性研究

针对泄洪雾化影响范围不易采用数学模型直接模拟的问题,以某高坝电站泄洪为研究对象,先采用三维数学模型计算挑流水舌入水流速、入水角度等水力特征值,再基于此特征值选用原型观测校正后的计算公式预报泄洪雾化范围,并通过物理模型试验对计算结果进行验证分析。结果表明,受比尺效应影响,物理模型试验预测的雾化影响范围小于公式计算的范围,但两者的变化趋势一致;雾流受惯性力和水舌风作用,沿水舌轴线做爬坡运动,与原型观测现象一致;受出口挑流影响,泄洪雾化影响集中在水舌落入点的下游,而水垫塘上游、右岸降雨强度较小,影响范围有限。

桥墩水流特性大涡模拟研究

采用大涡模拟(LES)数学模型对河道中单个桥墩及3个桥墩条件下的水流运动进行数值模拟。计算结果与试验结果吻合良好。对计算得到的墩前及墩后流速变化、水位变化、剪应力分布、涡量变化及频谱进行分析,基于以上分析发现:桥墩间距较窄时(s/D=2),墩前不同位置(0>x/D>-5)处的垂向流速绝对值!Uz!大于其他工况条件下相同位置处的流速,而在墩前x/D<-5区域,各计算工况条件下的垂向流速Uz基本为零,不受桥墩阻流的影响,两侧桥墩叠加效应最明显,跌水达最大值;桥墩间距较大时(s/D>5),中心桥墩两侧的桥墩对中心桥墩尾流区的干扰减弱,叠加效应可以忽略。桥墩间距较窄时(s/D=2)墩后x=0.5D处计算得到的涡漩特征长度与桥墩直径基本相同,该处涡漩主要由单个桥墩的尾流产生,而桥墩后x=5D处的涡漩特征长度与3倍的桥墩直径一致,中心桥墩后x=5D处的涡漩由3个桥墩叠加产生。

平原河道桥墩群阻水壅高试验研究

以南京秦淮新河为参考原型,建立河道桥群概化试验模型,定量研究平原河道桥群阻水叠加效应。试验结果表明:上游水流受桥墩阻水影响,水位壅高明显,壅水高度随桥墩数量的增加而增大,壅高范围随着桥墩数量的增多而延长;对于概化河道(流量1000 m^(3)/s,流速2.5 m/s,阻水率6%),河道中心线最大壅水高度36 cm,壅水范围150 m;在桥梁群上游150 m位置处,6座桥梁组成的桥梁群引起的壅高值为单座桥梁壅高值的1.5倍。研究成果对评估桥梁等涉水建筑物引起的阻水影响具有参考意义。

夏季短期调水对太湖贡湖湾湖区水质及藻类的影响

贡湖湾作为"引江济太"工程长江来水进入太湖的第一站,湖湾水体生态环境的变化是对调水工程净水效果的最好响应,因此本文针对贡湖湾一次夏季短期调水展开调查研究,分别取2013年7月24日(调水前)和2013年8月18日(短期调水后)两次监测水样的水体理化指标和浮游藻类群落数据进行了对比分析,并对浮游藻类群落与环境因子做了相关性分析.结果表明:受来水影响,短期调水后监测区水体的p H略有下降,溶解氧、浊度、硝态氮、总氮、总磷以及高锰酸盐指数等水体理化指标浓度均较调水前有所升高;其中受调水影响最为显著的区域为望虞河的入湖口区、湾心区.两次监测调水前后湖区水体优势藻种属未发生变化,仍以微囊藻为主,但蓝藻种属比例有所下降,绿藻和硅藻等种属比例则有所上升.望虞河入湖口区和贡湖湾湾心区的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数受调水的影响升高.同时,浮游藻类群落结构与受水水体理化参数的冗余分析结果表明,此次监测的短期调水后,太湖贡湖湾监测湖区水体p H、溶解氧、硝态氮、总氮、总磷、高锰酸盐指数等环境因子与浮游藻类的群落分布呈显著相关,是影响受水水体中藻类群落的主要环境因子.

水体细菌碱性磷酸酶及其编码基因研究进展

水体溶解性反应磷是浮游植物可直接利用的主要磷营养形式,细菌碱性磷酸酶催化的有机磷矿化过程则是维持溶解性反应磷供给的重要途径.通过总结细菌碱性磷酸酶的种类与分布特征,发现主要包括Pho A、Pho X和Pho D 3种类型细菌碱性磷酸酶,其中超过50%的Pho X分布于细菌细胞的外部环境,对溶解性反应磷的循环再生尤为重要.综述水体产碱性磷酸酶细菌群落组成的研究进展,以及影响编码基因表达的环境因素,对比分析产碱性磷酸酶细菌群落鉴定方法的特点及发展趋势.细菌碱性磷酸酶编码基因的研究多关注寡营养海洋生态系统,对于同样存在磷限制问题的富营养化湖泊生态系统鲜有涉及,而构建针对典型富营养化湖泊生态系统的细菌宏基因组数据库,则可为建立淡水生态系统细菌碱性磷酸酶及其编码基因的研究方法奠定基础,有助于认识湖泊水华频发的微生物学驱动机制.

城市行洪河道桥群阻水叠加效应量化研究

针对城市行洪河道桥梁群形成的叠加阻水效应问题,以南京市重要行洪通道秦淮河为例,考虑桥墩不过水边界等因素,建立了秦淮河涉水桥梁群的平面二维水流数学模型,对桥群阻水叠加效应进行量化分析。分析结果表明,河道上游水流受桥梁群阻水影响,水位壅高较为明显,壅水高度随桥墩数量的增加而增大。基于计算结果,推导出了桥梁群壅水高度计算公式,并通过滁河六合城区段桥群壅水叠加影响进行了验证,验证结果良好。同时,给出了桥墩在河道两侧及河道中心的位置影响系数值,阐明了桥群壅水叠加机理;所建立的壅水叠加公式较好地反映了河道桥群的阻水叠加效应,为城市河道桥群壅水叠加影响的量化分析研究提供了科学依据。

引水对太湖贡湖湾有机污染时空变化的影响

外源输入与蓝藻水华是太湖水体有机污染的重要来源,为探究引江济太对太湖有机污染时空变化特征的影响,选取2013-2014年丰水期、平水期和枯水期,分析对比各季节望虞河引水期太湖贡湖湾西岸、湾心以及东岸水域叶绿素a、高锰酸盐指数以及总有机碳含量的时空差异。结果表明,引水期望虞河河水有机污染指标的浓度低于太湖水体,引水期从望虞河入湖口至贡湖湾口水域叶绿素a、高锰酸盐指数以及总有机碳含量均呈现递增趋势,引水能显著降低贡湖湾水体有机污染的含量。受东南季风与引水作用影响,夏季贡湖湾西岸叶绿素a含量与高锰酸盐指数显著高于其它水域;秋季引水对湖湾有机污染物相对削减率最高,叶绿素a、高锰酸盐指数与总有机碳含量相对削减率分别高达51.4%、83.4%和57.9%,冬季次之,夏季对叶绿素a的削减效果更为显著。望虞河引水对太湖有机污染的改善效应呈现显著的空间与季节性差异。

大古水电站坝前排沙运行方式与排沙漏斗形态

为给实际工程排沙设施的设计和布置提供依据,基于1∶60整体模型,根据淤积泥沙扬动流速相似原理,试验研究大古水电站2条排沙廊道和1个底孔在不同运行方式下坝前库区的排沙效果和排沙漏斗形态。结果表明:排沙洞开启顺序对最终排沙效果影响不大;深水条件下,坝前排沙漏斗形态主要受泥沙特性决定,非黏性沙的排沙漏斗坡度接近于淤积泥沙水下休止角;大古水电站排沙设施的设计方案具备保证电站进水口"门前清"的条件。

桥群叠加阻水效应对河道过流能力影响研究

在桥墩概化、模型验证和参数分析率定基础上,建立秦淮新河涉水桥群二维整体数学模型,对秦淮新河不同水文条件下桥群叠加阻水对行洪能力的影响进行计算分析。结果表明:秦淮新河河道水流受桥群阻水叠加影响,尤其在中上游,桥墩布置密集,河道壅水明显,在一定程度上消弱了秦淮新河的行洪能力,对行洪安全造成一定影响。

不同灌溉模式下太湖流域稻田土对磷的吸附特性

以太湖流域不同灌溉模式下的稻田土为材料,开展磷的吸附试验。结果表明,磷在两种稻田土上的吸附动力学过程均可分为明显的快吸附、慢吸附和吸附平衡三个阶段,且均以准二级吸附动力学方程的拟合结果最佳;无论是理论平衡吸附量、试验平衡吸附量还是吸附速率常数,均显示漫水灌溉高于控制灌溉。磷在两种稻田土上的吸附等温线均属于Langmuir I型,Langmuir和Freundlich方程均能很好地拟合等温吸附结果,但是以Freundlich方程的拟合结果更好。Freundlich方程的拟合结果表明,两种稻田土吸附磷的Kf分别为29.59 (漫水灌溉)和29.31 [(mg/kg)/(L/mg)n](控制灌溉),n值分别为1.34和1.48,说明控制灌溉模式下稻田土颗粒表面的不均匀性稍高,也说明控制灌溉模式下稻田土磷吸附过程的反应强度稍高。两种稻田土磷的解吸量与吸附量均呈极显著相关,且磷的解吸能力差异不大。

高土石坝大交角挑流消能水垫塘优化布置

通过如美水电站整体模型试验,从水流流态、水垫深度、动水压力、下游河道流速分布等特性,对比研究了增设二道坝和降低底板高程两类优化方案。结果表明,大交角挑流消能水垫塘下游增设二道坝,其效果与二道坝高度、泄量、河谷宽度等密切相关,会恶化出流与下游河道的衔接;降低水垫塘底板高程对下游衔接影响较小,且可有效增加水垫深度,降低水垫塘临底水力指标。

抽水蓄能电站同发同抽水力特性VOF数值模拟

为了有效缓解电网突然出现的电力不平衡现象,同一个抽水蓄能电站不同水力单元机组同时分别发电及抽水运行,是对抽水蓄能运行及调度方式的一个重大创新措施。以某抽水蓄能电站上库为例,通过数学模型研究上库进/出水口在同发同抽工况下的库区水流流态、流道的水力特性、库区漩涡特性等水力参数的变化规律。结果表明,VOF方法可很好地模拟抽水蓄能同发同抽过程;同发同抽工况下,库区内进出水口附近局部水流流态与单向运行工况基本一致,但是两进/出水口之间形成连通的水流通道,库区内形成大范围横向流动,致使抽水单元大部分水流再次进入发电单元。

抽水蓄能电站钢筋混凝土管道衬砌配筋计算研究

结合某抽水蓄能电站的工程实例,根据传统解析法和弹性有限元方法计算引水隧洞衬砌配筋情况,并在此基础上考虑混凝土开裂特征,进行衬砌混凝土非线性有限元计算,并以最大裂缝宽度为控制标准优化了衬砌配筋率。计算结果表明:结合混凝土开裂特征的非线性有限元计算,可以充分考虑衬砌与围岩间的联合承载能力,能够较为真实地模拟混凝土开裂后传递径向压力的能力,计算结果更符合工程实际;引水隧洞结构安全的关键在围岩,提高围岩变形模量将有效降低衬砌钢筋应力与混凝土裂缝宽度,而提高衬砌结构配筋率的效果不明显。

抽水蓄能电站下库同发同抽水力特性VOF模拟研究

抽水蓄能电站不同水力单元机组之间同时处于发电和抽水运行状态,是抽水蓄能运行及调度方式的重大创新。以某抽水蓄能电站下库为例,通过三维数学模型对下库进/出水口在同发同抽工况下的库区水流流态、流道水力特性等水力参数进行VOF模拟计算研究。分析显示:同发同抽工况下,库区内进/出水口附近局部水流流态与单向运行工况基本一致,但进/出水口之间形成连通的水流通道,库区内形成大范围横向流动,受此影响,同发同抽工况水头损失略大于单发、单抽工况。

抽水蓄能电站下库同发同抽水力特性VOF模拟研究

抽水蓄能电站不同水力单元机组之间同时处于发电和抽水运行状态,是抽水蓄能运行及调度方式的重大创新。以某抽水蓄能电站下库为例,通过三维数学模型对下库进/出水口在同发同抽工况下的库区水流流态、流道水力特性等水力参数进行VOF模拟计算研究。分析显示:同发同抽工况下,库区内进/出水口附近局部水流流态与单向运行工况基本一致,但进/出水口之间形成连通的水流通道,库区内形成大范围横向流动,受此影响,同发同抽工况水头损失略大于单发、单抽工况。

山东省无花果品种资源调查

山东省无花果品种资源调查孙蕾，荀守华（山东省林科所）王洪斌，李晓（荣成市林业局）高其强，徐玉湖（牟平区林业局）马建华，薛万云（福山区林业局）祝文（成武县林业局）无花果（ＦｉｃｕｓｃａｒｉｃａＬ．）属桑科，无花果属，因其果实甘美可口，营养丰富，医疗保健...

基于欧拉模型的淹没射流冲刷数值模拟

采用Eulerian双流体模型对二维淹没射流作用下的无粘性沙床冲刷进行数值模拟,水沙两相间以及沙粒之间的相互作用通过动量交换和相间作用力体现.分别针对Aderibigbe等人的轴对称实验和本文设计的平面二维实验进行计算,动态平衡状态下冲坑剖面形态的计算结果与实验结果吻合较好.分析结果表明:不同冲刷强度下射流水体速度场具有不同的特征;沙粒受水体作用力、重力和沙粒间的摩擦力的综合作用,在沙粒的密度、直径、孔隙度等参数均相同的条件下,水体作用力决定沙粒的运动方式,从而影响冲坑的最终形态;孔隙度是影响冲坑形态的重要因素,在本文的研究范围内,随着孔隙度的增加,孔隙水的流速增大,冲坑深度增加.