正向泵站前池水沙两相流流态及其对开机组合的响应机制

泵站前池中存在复杂的水沙两相流结构,开机组合方式对水流流态与悬移质泥沙运动规律的影响尚不明确。针对该问题,该研究采用Mixture多相流理论和Realizable k-ε紊流模型,模拟不同开机组合条件下的泵站前池水沙运动,分析前池内各个漩涡流区域特征及其形成机理,预测泥沙淤积范围,同时利用多普勒流速剖面仪(acoustic doppler current profilers)等仪器对前池内流速与泥沙淤积进行测量,验证数值模拟结果。在此基础上,分析了典型正向前池泵站5组不同开机组合下的两相流流态,结果表明:前池内漩涡区域致使悬移质泥沙向正向前池边壁区域运移,漩涡流速下沉加速悬移质泥沙沉降;已经形成的泥沙淤积体对泵口流态影响存在明显空间异质性,中间区域水泵受影响程度低于两侧水泵,开机组合工况优化大幅减小了水流偏流角度(比原工况减少了3.35°),提高了前池流速均匀度(提高了了5.84个百分点),降低了前池内泥沙含量(减少了58.60%)。研究成果可为抑制漩涡区域与泥沙淤积对正向泵站前池的危害和泵站优化运行提供理论支撑。

淮河干流典型污染物时空分布特性分析

针对目前淮河水环境现状及问题, 2014-2017年先后7次采集淮河干流(正阳关-老子山)19个断面的上覆水样和沉积物泥样,对上覆水和沉积物中关键污染物指标总磷(TP)及主要重金属(As、Cu、Pb、Zn)含量进行分析,探究淮河干流TP和重金属时空分布特征与主要影响因素,并对各污染物的环境影响效应作出评价。结果表明:11月各污染物含量明显低于6月,水动力过程影响比较大;各污染物质量浓度整体呈现下降趋势,TP和As下降最明显;污染物来源分析显示,沉积物中TP主要受到面源污染影响,重金属污染物主要受点源污染影响;监测区间内淮河沉积物TP和4种重金属含量不具有生态风险。

河道交汇区涡旋结构研究

利用粒子图像测速技术(PIV)实现了基于涡量的剪切层和分离区位置的精确确定,同时对汇流区水平面内的涡旋结构进行系统观测和分析。研究发现:剪切层和分离区近水面和近底面水深平面的涡旋密度大,水深中部的涡旋密度小;支流流量增大的情况下涡旋密度均增大。槽底壁面湍流是近底面涡旋密度大的主要原因。剪切层由水流剪切产生的剪切涡以小旋转强度涡旋为主,分离区由水流分离产生的分离涡以中等及小旋转强度涡旋为主。

海堤工程波浪溢流问题研究进展

为了对全球气候变化背景下的海堤安全提供参考,回顾了波浪溢流研究的发展历程,从波浪溢流引起的越堤流量、内坡水流特征、越堤水流紊动特征等方面对波浪溢流相关的最新研究成果进行综述,认为波浪溢流的基本水力学参数均能够较为合理地计算得出。在此基础上分析了溢流、越浪、波浪溢流的等价性,指出了下一步需要针对波浪溢流区别于越浪的水动力特征及其对海堤作用与越浪对海堤作用的异同开展研究,为海堤的设计、评估和加固提供依据。

上海蕰南水利控制片河网水动力再造

为改善平原河网区水动力不足、水流往复的现象,通过区域闸泵联合调度对河网进行水动力时空再造,促进水体定向有序流动,维持良好的水环境状态。以上海中心城区蕰南水利控制片为研究对象,提出了多种基于水动力重构目标的调控方案,并通过模型计算对各方案的活水效果进行优选。结果表明,通过抬高蕰南片引排水口门控制水位、提升虹口港和杨树浦闸门开启高度以及木渎港和彭越浦泵站引水力度,河网中有78.6%断面的流速得到提升,平均流速提升16.7%;针对走马塘往复流现象,通过调控河网整体引排模式,提出“南引东北排”的应急调度方案,使得模拟时段内河道代表断面平均流速提升60.4%,定向流动累计时长增加60%。

长江-鄱阳湖交汇处三维水流结构研究

为解决长江与鄱阳湖交汇处由于尺度大、流速快、结构复杂而导致的水流结构测量困难的问题,基于声学多普勒流速剖面仪(ADCP)对该交汇处17个横断面的流场进行测量,并采用动能校正系数(α)和动量校正系数(β)表征交汇水流的掺混特征。通过测量长江与鄱阳湖交汇前后的水体pH、溶解氧和电导率,分析交汇前与交汇后水质的变化规律。结果表明:长江经官洲分流后的交汇由于流速相近和河床高差导致水流迅速掺混,而长江与鄱阳湖的交汇在交汇处下游约2.6 km才实现完全掺混,掺混完全时α、β分别约为1.3和1.15。长江-鄱阳湖交汇处出现长约300 m的停滞区。停滞区下游形成成对反向螺旋流,环流强度可达0.6左右,并向下游衰减。受宽深比减小和码头等局部地形的影响,最下游2个断面出现单向逆时针螺旋流,环流强度低于0.1。

三峡库区洪峰的来水组成及传播特征

三峡库区的洪峰流量受入库支流洪水及水库运行方式的影响并表现出显著的空间变异性,开展基于来水组成的入库洪峰及其在库区传播特征的研究,有助于进一步认识河道型水库的水动力机理并支撑三峡水库优化调度实践。利用水文统计学及河流动力学理论,分析三峡水库2011—2020年实测的逐日流量数据,结果表明:①提出的阈值方法,能够有效统计任一场次洪水对应库区各站的洪峰流量;②当入库洪峰流量大于40000 m^(3)/s时,各支流洪水峰现时刻的异步特性对入库洪峰流量的影响相对较小;③清溪场、万县的洪峰流量主要取决于入库洪峰流量,庙河、黄陵庙的洪峰流量还取决于三峡水库的调度运行并随入库洪峰流量呈分段变化的趋势;④针对不同类型的洪峰,建立了清溪场、万县洪峰流量的计算公式。

高等院校劳动教育教学评价方法研究与实践

结合高等院校现有的大学生创新创业计划等实践教学体系,合理设计凸显劳动育人的理念和价值的劳动实践内容,建立劳动素养过程评价指标,形成“科—教—劳”联合育人的可持续发展的创新实践教学新模式,是高等院校拓展劳动实践场所、解决经费投入、降低人才队伍建设所需资源的有效途径。该次实验研究选取了9名在校大三学生作为研究对象,采集了学生静息心率和长达300分钟的瞬时心率,引入瞬时相对心率指数、劳动强度分级等参数,建立了基于瞬时相对心率指数平均强度(IRHRIAI)的劳动素养过程评价指标。结果分析表明,同年级的学生在相同的劳动实践环境下,考虑性别对IRHRIAI数值的影响并进行修正后,IRHRIAI指标能客观准确地评价学生的劳动强度。

An experimental study of the incipient bed shear stress partition in mobile bed channels filled with emergent rigid vegetation

This paper investigates the bed shear stress based on the condition of the incipient motion of sediment in a uniform-flow flume covered with emergent rigid vegetation,which is represented by arrays of circular cylinders arranged in a regular pattern.A total of 148 tests are performed to observe the influence of the vegetation density,bed slope,flow depth and sediment size on the bed shear stress.The tests reveal that when the sediment is in incipient motion,the resistances acting on the flow passing the rigid vegetation contain the vegetation resistance and the bed shear stress.This shear stress could be divided into two parts:the grain shear stress and the shear stress caused by sand dunes,which are the deformed bedform with the sediment incipient motion.An empirical relationship between the shear stress of the sand dune and vegetation density,the Froude number,the apparent vegetation layer velocity is developed.