湿地地表水与地下水交互作用可视化试验研究

湿地独特的地形结构,导致地表水与地下水交互作用复杂,传统现场试验、室内模型试验和数值模拟难以很好地刻画湿地地表水与地下水的交互作用。对此,基于透明土原理,利用水凝胶颗粒和蒸馏水,配制成饱和透明土,构建湿地结构可视化模型,并采用粒子图像测速(PIV)技术获得不同试验工况下的湿地内部流场图;结合数字图像处理技术,揭示湿地内部水流的流动特性。结果表明,湿地丰水期时主要以地表水补给地下水为主,降雨量增大,河流对湿地两岸入渗效果影响区域增大,湿地表面积水深度由0 mm增加至2.5 mm;随着降雨量增大,湿地地表水补给到地下水系统的时间越短,降雨量为10 mm是降雨量为20 mm地表水补给到地下水系统时间的1.2倍。湿地枯水期时主要以地下水补给地表水为主,随着地下水压力增大,地下水向上补给的入渗速率依次增大,相同时间内地下水向上补给的距离依次增加。

基于SWMM的老旧小区海绵化改造适用技术研究

为了解决老旧小区内涝问题,针对不同类型的老旧小区提出了海绵化改造的适用技术,以萧山区某老旧小区为例,利用SWMM建立雨洪径流模型验证了该技术的可行性和有效性。针对该小区基础设施差、下垫面硬化率高等特点,选择适用的LID设施对其进行海绵化改造并模拟其在不同降雨重现期下的雨洪调控效果。结果表明,超载节点数量得到有效控制,可保证在最大20年一遇的降雨强度下该小区不发生长时间积水。应用该技术选用LID组合设施进行改造后,研究区域径流总量显著降低,区域排涝能力得到极大提升。

改善汉阳湖群水环境的调水方案研究

湖群调水后,湖群及其连通沟渠共同组成了复杂的湖网结构,调水线路不单一,存在着二次分流问题等。以汉阳湖群为例,对湖群调水的方案进行了优选,并预测分析了引江灌湖工程实施后汉阳湖群的水流水质变化。得出结论:①流量越大,湖区流动性越好;②四湖的整体流动性以龙阳湖最优,三角湖最差;③由于湖面宽广,湖网形状复杂,引入的水流难以置换全部水体,出现缓流区域和死水区。

宁波镇海港区淤积机理及影响因素分析

目前重视工程前期的论证预测,而对工程后续的观测分析较少。以宁波港镇海港区为例,借助翔实的实测资料,通过镇海沿岸潮流、泥沙特性分析,对大规模围涂后宁波港镇海港区的淤积原因进行了深入分析。区分了不同因素对港区淤积贡献的大小,从而合理解释外游山深潭的淤积机理。分析结果表明:周边规模较大的围涂和外游山局部围涂使其矶头效应显著削弱,是造成该深潭持续淤积的主要原因。

强潮河口水体交换能力敏感因素分析

强涌潮河口水体交换能力与其水动力状况密切相关,而影响强潮河口水动力状况的因素众多。因此为保证强潮河口水体的正常生态功能,开展水体交换能力的敏感因素分析,研究水环境容量十分必要。以钱塘江河口为例,在钱塘江二维数值模型的基础上,采用浓度示踪法对强涌潮河口水体交换能力的影响因子)径流、潮汐、江道地形及岸线进行了敏感因素分析。

泥沙污染水质模型研究

多数污染物的迁移转化与泥沙和泥沙运动关系紧密,将水相和悬浮相污染作为一个整体,结合泥沙模型,引入泥沙污染物吸附量,底泥释放量及冲淤引起的释放增量等物理量,推导建立了泥沙污染水质模型,并运用吸附动力学,孔隙水扩散等模型,解决了泥沙吸附量和底泥的释放随时空变化的问题。模型较完整地考虑了泥沙输移、底泥冲刷及释放等过程对水质的影响。应用于汉阳四湖调水工程中,结果表明模型精度较高,能体现泥沙对水质的影响。

江道采砂对椒江河口的影响分析

椒江河口以牛头颈口门为界,分为口内和口外,口内为椒江、灵江和永宁江,口外为椒江口。一般情况下,随着椒江流域径流丰枯变化,泥沙在口外与口内之间来回搬运,口内河床呈"洪冲潮淤",口外相反,自然状态下总体较为稳定。1990后,椒江河口河床呈持续下降的异常变化,且口内下降幅度明显大于口外,本文通过分析河口区近期潮动力变化和各类工程的影响特点,认为近期异常变化主要是由于口内椒江和灵江江道采沙引起,并采用河口河相关系对椒江口断面变化幅度进行验算。

三峡水库新蓄水方案对重庆河段航道的影响

运用重庆河段平面二维泥沙数学模型对三峡水库蓄水方案改变后重庆河段水流运动及泥沙冲淤进行模拟.文中给出了数学模型的计算条件、关键问题的处理方法及详细验证结果,并运用此模型计算分析了三峡水库采用新的蓄水方案后重庆河段在100年内的冲淤变化情况,结果表明:模型验证结果良好,具有较强实用性;新的蓄水方案情况下,重庆河段在三峡水库蓄水后淤积量逐年增长,泥沙淤积纵向分布主要集中宽阔的浅滩段,横向分布主要集中在汛期的回流区或边滩部位,部分浅滩河段随着三峡水库运用时间的增长出现碍航问题.

明渠规则断面流量测量方法研究

针对现有明渠流量测量方法的不足,提出一种规则断面明渠流量的自动测量方法-"流速-水位法"。首先基于断面流速分布经验公式,给出"流速-水位法"测量明渠断面流量的基本原理、计算公式及测量步骤;然后应用该法对某实际灌区的两个典型断面进行流量测量,并与流速-面积法的实测结果作对比,两者符合的较好,说明本文所提出的"流速-水位法"是准确可行的。实例应用成果表明,所提出的"流速-水位法"可用于规则断面明渠流量的自动测量。

梯形断面明渠流速分布的研究

为研究梯形断面明渠的流速分布律,应用经过实测资料验证的三维紊流数学模型,对12种不同底坡、不同糙率以及不同宽深比组合情况下的梯形断面明渠水流流速分布进行了数值仿真.结果表明,在明渠底部内区流速分布能很好地符合对数分布,但在明渠外区流速分布更符合乘幂函数分布,等效线平均流速沿横向的分布接近于乘幂函数分布.通过最小二乘拟合,得到了梯形断面明渠垂线流速分布律和等效线平均流速横向分布律.按流速分布律计算的流速值与实测值吻合较好,表明所给出的断面流速分布律是合理可靠的,可应用于梯形断面明渠流量的精确测量.

洞庭湖区退垸还湖的防洪效应

以1954年汛期来流资料及1995年实测地形资料为背景,采用洞庭湖区洪水调度数学模型定量分析了退垸还湖对湖区调蓄量及长江中游的防洪影响,并对湖区不同部位平退对调蓄量和洪水位的影响进行比较。结果表明,退垸还湖可以减轻洞庭湖区及长江中游的防洪压力,对距离城陵矶较近的垸区采取退垸还湖措施对城陵矶水位影响相对大一些。

人类活动影响下飞云江河口河床演变分析

2000年以来,飞云江流域受上游珊溪水利枢纽工程建设、口外南北两侧大规模滩涂围垦、河道采砂、桥梁建设等人类活动的影响,河口河床发生了一系列变化。以2000年为界,利用此前22 a、其后12 a共30个测次的实测水下地形资料,分析了近10多年来飞云江河口的河床演变形势。研究表明,在相关人类活动影响下,河口河床容积较此前扩大约11.9%,河床冲淤变幅有所减小,河床稳定性有所增强;弯曲河段深槽由原来紧贴凹岸向走中发展,顺直河段断面形态由"W"形向"U"形发展。此外,对其影响原因进行了初步分析。

石灰岩裂隙摩擦强度愈合的压力溶解和应力腐蚀模型研究

为模拟试验中观察到的石灰岩裂隙摩擦强度愈合现象,提出用压力溶解和应力腐蚀相结合的综合模型来模拟裂隙摩擦强度的愈合。综合模型可同时考虑压力溶解和应力腐蚀对裂隙接触面的改造作用,通过裂隙接触面积的变化表征摩擦强度的愈合。模拟结果表明:压力溶解模型低估了短控制时间内摩擦强度的愈合量,通过进一步的参数敏感性分析发现,随着控制时间的增长,温度的升高显著地提高了压力溶解模型的模拟值,而有效应力的增加对模拟值的影响相对较小;应力腐蚀模型则主要反映应力压缩引起的裂隙接触面积增长;压力溶解模型和应力腐蚀模型结合则能较好地模拟裂隙摩擦强度的愈合。因此,用压力溶解模型模拟裂隙摩擦强度愈合时,特别是在模拟短控制时间内和低温条件下力学占主导作用的愈合时,应考虑应力腐蚀引起的裂隙接触面积变化。

钱塘江河口健康内涵的探讨

将河流健康的概念拓展至河口,指出河口健康内涵应该在维持良好的生态与环境基础上,人类节约利用水资源和精细利用河口资源的条件下,充分发挥河口为人类服务的各项功能。从该理念出发,结合钱塘江河口实际,将河口分为近口段、河口段、口外海滨段3个河段,根据各段的自然特征和水体功能等,探讨各河段现阶段的健康内涵。

镇海港区21～23号码头平面布置方案研究

针对镇海港区21~23号码头平面布置方案,根据各方案的海床及水流条件,结合码头所在海域的自然淤积情况,研究泊位的疏浚回淤,预测码头建设对水流及海床冲淤的影响。经综合分析后,否定了对镇海港区赖以生存的外游山深潭可能产生较大淤积影响的布置方案,避免了拟建工程对现有泊位乃至整个港区可能带来的不利影响。

镇海、北仑港区水深变化调查及影响因素初探

位于甬江口门两侧的镇海、北仑港区可利用的深水岸线丰富、水深条件良好,是集煤炭中转、散杂货、件杂货、液体化工产品、国际集装箱等多功能于一体的综合性天然深水良港。调查发现,2002年以来,镇海港区前沿的游山深潭出现了较大幅度的淤积,部分码头前沿也出现了3.0～4.0m的淤积。为此,结合以往工作对镇海、北仑港区水深条件的变化进行梳理,并对可能的影响因素进行初步探讨,认为杭州湾围垦工程实施后金塘水道并未出现明显淤积;邻近港区的新泓口围涂工程、港区自身的40.00hm2(600亩)围涂对镇海港区目前的淤积均有较大影响。

临海至椒江大桥段采砂对椒江河口的水动力影响研究

随着社会经济的发展,椒江河口采砂活动日益频繁。采砂改变河床条件,必然对河口区水动力条件产生明显影响。这种影响主要表现在低潮位降低,高潮位抬升,潮差和纳潮量均增大,潮流流速增加。在临海至海门河段,这种影响越往河口段上游越明显。通过研究椒江河口采砂前、后的河口水动力变化,分析影响产生的机理。

山区河流二维推移质数学模型及应用研究——以望谟河整治工程为例

为了充分利用我国西南山区丰富的水能资源,同时减少望谟河因山洪引起的高含沙水流洪涝和泥石流灾害,应用二维水流泥沙数学模型常用的控制方程式,采用有限体积法对方程进行离散,并使用"冻结法"对模型中陆地边界进行处理,建立了具有一定通用性的山区河流的二维推移质数学模型。利用建立的模型对贵州省望谟河新屯段进行了流场和推移质冲淤模拟计算,并进行了望谟河整治工程影响分析。结果表明:对于望谟河水位和河床冲淤变形验算,数值模型计算值与经验公式推算变化趋势一致,数值也较为接近;整治工程实施后望谟河沿程的水位绝大部分发生不同程度的降低,仅局部存在微小的抬高;望谟河整治后,同流量下,水位降低,流速归槽泥沙淤积减小,有利于河道防洪。

渗流侵蚀作用对岩石裂隙剪切特性的影响试验

为研究岩体裂隙受渗流侵蚀作用后剪切特性的变化及其演变机理,对新鲜的和经120 h渗透侵蚀作用的两组不同试件进行对比剪切试验,分析了剪切试验曲线、峰值抗剪强度、残余抗剪强度以及初始剪切刚度的变化。试验结果表明:与新鲜粗糙裂隙相比,经过渗流侵蚀作用后的粗糙裂隙剪切应力-剪切位移曲线及法向位移-剪切位移曲线无太大变化,但剪缩位移减小,剪胀位移增大;渗流侵蚀作用后粗糙裂隙表面粗糙程度增大,峰值抗剪强度平均增大8.83%,残余抗剪强度无较大变化,使得残余抗剪强度与峰值抗剪强度之比有所下降;渗流侵蚀作用后粗糙裂隙初始剪切刚度平均增大10.84%。

再生骨料透水混凝土铺装入渗和净化能力试验研究

为研究不同类型透水铺装对径流雨水的入渗和净化效果,利用建筑垃圾再生成为骨料,设计了3种不同结构的透水混凝土铺装系统(Permeable Concrete Pavement System,PCPS),分别为再生砖骨料透水混凝土铺装系统(PCPS1)、再生混凝土骨料透水混凝土铺装系统(PCPS2)和普通透水混凝土铺装系统(PCPS0),测试其在不同降雨重现期和污染物浓度下的雨水入渗能力以及对典型污染物SS、COD、TP、TN的净化能力。结果表明:PCPS的入渗和净化能力随降雨重现期和污染物浓度的增大而减弱;PCPS1对污染物SS、COD、TN的净化能力最好,最大净化率分别为98.95%、56.31%、34.11%,PCPS2的入渗能力以及对污染物TP的净化能力最好,最大净化率为76.50%。再生骨料透水混凝土铺装系统内部孔隙率较高且表面携带的附着物具有吸附功能,对径流雨水具有良好的入渗能力和净化效果,为今后建筑垃圾再利用提供了一种良好的途径。