二维明渠非恒定水流BGK数值模型

本文根据BGK波尔兹曼方程及明渠水流中波尔兹曼变量与宏观变量之间的基本关系 ,导出了明渠水流运动方程 ,验证了BGK波尔兹曼方程与明渠水流运动方程的一致性 ,并从理论上证明 ,圣维南方程是BGK明渠水流模型在局部平衡状态下的一个特例 .以BGK波尔兹曼方程为基本方程 ,利用有限体积离散方法 ,建立了满足熵原理的二维明渠非恒定水流的BGK数值模型 .通过对典型的明渠水流现象的模拟 ,并与其它计算方法获得的解以及实验结果相比较 ,表明BGK模型勿须人为的熵修正 ,能准确地模拟存在不连续运动的明渠水流运动 ,是一种较好的明渠非恒定水流模型 .

潮汐河口水流挟沙力研究

本文将潮汐河口与无潮稳定流相比较,分析了潮汐河口区水流、泥沙运动的特点,并根据水流泥沙运动的基本理论和能量守恒原理,对潮汐水流挟沙规律进行了探讨,初步建立了比较适合于潮汐河口区的挟沙力公式的一般形式:。式中K和m分别为与水流边界条件有关的系、指数。通过与国内外有关潮流挟沙力公式比较,表明所建立的公式结构较为合理。经珠江口实测资料的验证,表明本公式能够较好地反映潮汐河口的水流挟沙规律。

一种新的高精度的溃坝水流数值模型

溃坝问题,严格来讲,是一种不连续洪水波问题。传统的水流数值模型都是建立在数值求解圣维南方程组基础上的,而该方程组的基本假定就是水流必须具有连续性,所以,以圣维南方程为基本控制方程的水流数值模型应用于溃坝问题的计算是非常牵强的。提出一种新的以描述分子运动的BGK波尔兹曼方程为基础的水流数值模拟方法,这种方法没有水流连续性假定,计算表明,这种数值模型能够精确。

污水排放域优选共轭水质模型

本文专门针对区域规划中污水排放位置优化控制问题,应用逆问题求解理论,提出了一种新的显式共轭水质模型,该模型克服了传统方法的缺点,可应用于一、二维水流系统污水排放位置的确定。

确定排污水域的优化计算模型研究

如何根据接受水体如湖泊、河流、海岸水域等的水环境承载能力或水质保护目标区域 (或敏感区域 )的水质标准 ,选择污水源排放位置区域使得保护目标区域的水质标准得以维护 ,是一个非常值得研究的重要问题。该问题利用常规的水动力学模拟加上污染物输移模拟技术通过试—错方法求解 ,存在一是耗时、二是受主观影响、三是只能对少数个排放点给出有限的解等缺点。有鉴于此 ,专门针对区域规则中污水排放位置优化控制问题 ,应用逆问题求解理论 ,提出了一种显示的共轭水质模型 ,该模型可应用于确定一、二维自由面水流系统中可行的污水排放位置或区域 。

珠江口伶仃洋的治理研究

本文简要介绍珠江口伶仃洋的治理研究中采用实测资料分析、物理模型、数学模型及遥感技术应用等多种途径进行工作的研究成果，从中合理地选择了较佳的治导线治理方案．

珠江河口大型潮汐整体物理模型设计与应用

简要介绍珠江河口概况 ,指出“珠江河口大型潮汐整体物理模型”建设的必要性 ,根据河口的特点和研究目的要求 ,进行模型比尺的选择 ,提出模型试验的技术路线。实践证明 ,模型能达到水流运动相似 ,既可进行整体物理模型试验 ,又可进行局部海区试验 。

东江中游河边植被多样性调查评价

植被多样性作为河流健康评价体系的指标之一,反映了植被稳定性对河流健康程度的影响。通过对东江惠州段泗湄洲的植被进行调查分析,采用夏侬-威纳(Shannon-Weiner)多样性和均匀度评价法,对河边植被多样性进行了评价,分析得出了不同高程植被群落的物种组成。亚热带地域河边植被发育较快,植被演替主要决定于淹没频率与高程。从低滩到高滩,植被类型从草本向灌木、最后向木本过渡。植被的多样性也随着高程的增加而提高,高滩植被相对完整、稳定,其生物多样性指数比温带地区的指数高。水位的变化对低滩植被多样性的影响很大。低水位时,低滩散布多种草本植物;而高水位时,部分物种淹没死亡,余下以禾本科和沙草科植物为优势种草本植物群落。

惠州地区氮流动力学分析

富营养化是重要的水体污染问题,氮素是富营养化形成的重要因素.采用物流核算的方法研究了中国惠州地区与人类活动有关的氮流在环境系统和人类生产生活系统的状况.采用非点源污染输出系数法定量研究氮流,城市生活污水中氮的排放采用人口氮素摄入-排放法来估算.对惠州地区1998年实测资料氮流过程的统计分析和动力学分析结果表明,该地区主要氮流动力学因素为河流输送、化学肥料和动物饲料输入、人类生产生活、大气氮的转化和沉降、动物排泄物降解挥发以及燃烧过程和其它散发过程中氮的损耗.当年输入本地区的氮素有40%滞留在系统中,这些氮素可能累积从而引发环境问题.河流是系统氮素输出的主要方式,约占57%.同多瑙河和长江流域的比较发现,这3个地区单位面积氮输出量相当,人均氮素贡献率接近.

折板跌落式竖井设计约束条件研究

结合国内深层隧道排水工程-广州市东濠涌深层排水隧道,通过物理模型试验探讨了不同折板间距情况下折板竖井消能规律,并根据竖井中水流在折板间需满足的过流能力及充分消能的约束条件,研究了折板竖井消能的最大过流流量及稳定消能边界,提出了折板竖井设计应同时满足的约束条件以及折板通气孔的推荐位置。研究表明,在折板间距与折板宽度的比值小于0.408时,约束条件只有最大过流能力;当比值大于0.408时,只需考虑充分消能的约束条件。

东江流域气候分析

流域气候的稳定是河流健康的重要条件之一。气温和降雨的不同组合可形成不同的气候类型,从而形成各具特色的流域生态系统。以气候状态图分析东江流域的气候状况,同时分析人类活动等生态应力,以及ENSO事件对该地区气候的影响。结果表明:东江流域的气候类型较为单一,属温暖湿润型;东江流域的中、下游及河口三角洲地区由于经济活动较活跃,人类活动等生态应力对气候的扰动明显高于全球平均水平;全球气候异常的ENSO事件对该流域的气候也带来了较大的影响,El Nino使其年均温高于多年平均值,而La Nina使年均温度低于多年平均值。在降水方面,El Nino使年降水增多,而La Nina使年降水减少。

叠加风场在南海台风浪数值后报中的应用研究

根据经验风场与NCEP再分析风场的优缺点,采用两者相叠加的方式构造了一种叠加风场,与实测风速资料对比验证显示该风场精度较高。以叠加风场数据为输入,采用WAVEWATCH Ⅲ模式对南海海域有显著影响的8场台风进行计算,结果显示叠加风场计算南海台风浪具有较高的精度和可靠性。

以波尔兹曼方程建立明渠水流模型的理论基础

针对传统模拟明渠水流方法所存在的问题，提出了应用ＢＧＫ模拟方法模拟明渠水流运动的可能性。根据ＢＧＫ波尔兹曼方程及明渠水流中微、宏观变量之间的基本关系，导出了明渠水流运动的控制方程。理论推导证明，圣维南方程是ＢＧＫ模型在局部平衡状态下的一个特例。通过对熵方程分析表明，ＢＧＫ波尔兹曼方程严格满足熵条件，从而阐释了ＢＧＫ模拟方法满足熵条件。利用一个恒定水跃的例子说明了熵条件的重要性，同时也表明，仅仅以质量和动量守衡律为基础的圣维南方程可能会得出不唯一的解，即不满足熵条件的解。在论证 ＢＧＫ波尔兹曼方程与明渠水流守衡律的一致性的基础上，提出了建立ＢＧＫ明渠水流模型之基本思路和步骤并分析了该方法与传统模拟方法之区别。从理论上论证了利用ＢＧＫ模拟方法模拟明渠水流的可行性，为建立ＢＧＫ明渠水流模型奠定了理论基础。

南方高度城市化地区极端降雨特征分析及阈值确定——以深圳市为例

研究南方高度城市化地区极端气候变化规律,定义极端降雨事件的阈值并对地域风险进行评估,对于完善区域"三防"指挥系统的预报预警方案,应对气候变化和快速城市化过程中的极端暴雨内涝灾害风险,具有重要的现实意义。以深圳市为例,在收集统计2000-2015年暴雨灾害事件和相应的多个站点降雨数据基础上,采用模糊识别、PCI等方法分析了该区域的降雨雨型、集中度特征,并采用百分位法对深圳市极端降雨阈值进行了分析和计算。结果表明:造成深圳市内涝的大部分降雨主要是单峰型;均匀大量降雨是内涝主要产生原因;大鹏新区的降雨阈值最高,降雨阈值空间分布图从东往西呈逐渐减少趋势;深圳市极端降雨阈值为降雨频率P=1%的降雨值。

水沙过程与河流健康

水沙是河流系统最基本的物理要素,也是河流系统的动力因子。本文首先分析河流水沙过程的二重性,在此基础上分析指出河流健康的主要威胁及其实质,并深入探讨了水沙过程变化与河流健康的关系,揭示了河流健康的本质;指出健康河流是在维持河流生态环境功能的前提下,能满足人类服务功能持续需要的河流,从根本上讲,是对水沙过程的调节在其适应性范围内的河流。

绞吸式挖泥船产量优化研究

在总结绞吸式挖泥船产量影响因素的基础上,通过分析绞吸式挖泥船实际作业的大量数据,探讨了一种施工经验与施工数据分析相结合的产量优化方法。经过实际工程检验,该方法具有较大的应用价值。

以波尔兹曼理论建立明渠水流数值模型方法

根据文献 [1]所论述的以波尔兹曼方程建立明渠水流模型的理论及明渠水流中微、宏观变量之间的基本关系 ,采用有限体积离散方法 ,探讨了BGK明渠水流数值模型的方法 ,初步建立了不同于传统方法的、满足熵原理的BGK明渠水流数值模型。通过对一系列典型的明渠水流现象的模拟 ,并与理论解、其它计算方法获得的解以及公开发表的实验结果相比较 ,表明所提出的模型计算精度高、稳定性好 ,勿须人为的熵修正 (如人为增加耗散项 ) ,能准确模拟明渠中不连续水流运动 (如溃坝波等 ) ,不会出现非物理性的震荡 。

以波尔兹曼方法模拟潮流

基于BGK波尔兹曼分子运动理论建立的二维明渠非恒定水流新数值模型,较传统的基于圣维南方程的数值模型有很多优点,新模型满足熵原理,因而在计算中不会出现非物理性震荡,且模型精度高、运算速度快。介绍了明渠水流中波尔兹曼变量与宏观变量之间的基本关系,并利用有限体积离散方法,建立了二维明渠非恒定水流的BGK数值模型。通过将新模型应用于珠江口潮流现象摸拟,并将其与实测资料对比,表明BGK模型能较好地模拟潮汐水流运动。

基于闸泵联控的感潮河网区水动力水质调控

通过Mike11建立基于闸泵联控的水动力水质调控模型,设定水动力水质调控多目标函数并选取灰色多目标优选算法进行效果评选。以珠江三角洲中顺大围为例,用调控模型分析其在现状调度情况下的水动力水质特征,发现研究区的水动力及水质与相邻外江的水动力呈正相关,与相邻外江的距离呈负相关,河网水动力及水质整体较差。鉴于此,结合调度原则制定的5个闸泵联控方案均能较好地改善研究区的水动力水质条件,经过灰色多目标优选算法筛选出最优方案。提出基于闸泵联控的感潮河网区水动力水质调控模型能较好地展示不同闸泵联控方案下水动力水质改善的综合效果,可供类似感潮河网区水动力水质调控借鉴。

基于HSPF的东江分布式水文模型构建

针对东江流域,在基于HSPF水文模型的基础上,构建了东江流域分布式水文模型。详细介绍了HSPF分布式水文模型构建的原理、模型数据准备、模型构建以及模型验证过程。从气象分布变异的角度出发,将东江流域划分成51个子流域,从物理分布变异的角度出发,将东江流域的土地利用类型与土壤类型和坡向重新叠置成29种特征类型的下垫面。通过模型的模拟效果来看,两校准站(河源站和博罗站)的相对误差均小于15%,NASH系数都在0.9以上,模拟效果良好。