交汇区水流结构对水温分布特征的影响机理

为分析交汇区复杂的水温分布规律及其受水流结构影响的机理,采用Fluent数值模拟软件,通过改变汇流角和汇流比,模拟了不同条件下交汇区的时均流场、紊动特性和水温分布,分析了各工况下交汇区水平面及断面水温分布特征(水温非均匀性指数)和水流结构特征参量(紊动能和涡量)间的关系,探究了不同水流结构对水温分布的影响机理。结果表明:水流剪切影响热掺混层的位置,二次环流影响热掺混层的形态;汇流角或汇流比越大,断面非均匀指数越小,水温掺混越快,热掺混层随剪切层位置的改变越靠近外岸壁(交汇口对侧壁面),热掺混层弯曲程度随二次环流强度增大而增大;紊动能及涡量与断面非均匀指数之间呈现良好的线性关系。

湟水与黄河交汇区水力特性数值模拟

河流交汇区在流域系统治理中发挥着控制节点作用。为探究中国西北地区典型Y型天然河流交汇区的水动力特性,以湟水与黄河交汇区为例,构建交汇区紊动水流二维水动力数学模型进行数值模拟研究。结果表明:湟水与黄河交汇区存在典型的高流速区,且其位置和大小与汇流比有关;交汇区在各水文条件下均未形成明显的水流分离区;受干流顶托影响,支流入汇口左右岸会出现反方向回流区,沿水流方向呈翼状贴合壁面分布,其形态随汇流比发生变化。交汇区水流紊动能较大的区域分布在水流剪切层和下游右岸,在各水文时期,随着汇流比增大,剪切层紊动能减小;随着干流流速增大,交汇区下游右岸紊动能增大。本研究可为该交汇区及下游的河道治理、水环境保护及防洪减灾等提供理论基础。

丁坝位置对河道水流交汇区影响的数值模拟研究

为解决交汇河道处支流对主流堤岸冲刷及航道通航的不利影响。通过在交汇口下游支流对岸侧建立丁坝,改变水流交汇区的水流结构,实现河道治理的目的。对物理水槽实验模型进行验证后,基于三维k-ε紊流模型、VOF法自由液面捕捉技术和PISO压力速度耦合算法,建立关于丁坝对水流交汇区影响的数值模型。通过控制变量法分析丁坝布置位置对水流交汇区水位、流速分布的影响规律。结果表明,在水流交汇区布置丁坝以后,丁坝下游出现回流区,回流区内流速值较小,可以对这一侧堤岸起到较好的保护作用。

黑潮-亲潮交汇区涡旋演变特征及剖面结构分析

为深入研究黑潮-亲潮交汇区不同纬度上涡旋的演变特征及剖面结构差异,利用流矢量方法和归一化区域合成分析,在系统统计该海域涡旋表面参数演变特征的基础上,构建了不同纬度同一类型涡旋的气候态复合剖面结构。结果显示,南部靠近黑潮流轴的海域,其涡旋平均半径、生命周期等均明显大于北部交汇区;气旋涡基本以西向传播为主,而反气旋涡的南-北向移动趋势也较明显;南、北部典型暖涡的暖心结构分别位于100~300 m和100~200 m深度处;涡旋复合结构与观测到的实时剖面结构相一致。研究表明,地形与剪切不稳定相比,前者影响下的涡旋表面演变特征和剖面结构更加显著与稳定。

河道交汇区污染物迁移扩散规律研究

为了研究河道交汇区污染物扩散规律,本文利用数值模拟方法创建三维河道水质模型,对河道交汇区污染物扩散特征进行研究。当含有较高浓度的污染物从支流进入干流后,在交汇口下游一侧会形成较长的污染带。本研究分别对污染带在横向、纵向上的扩散规律进行分析,结果表明,在横向上,污染物从左岸到右岸浓度逐渐降低,越向下游,污染物在横向上浓度分布越均匀;在纵向上,污染物沿水流流动方向扩散,其浓度依次降低。

加强道路交汇区安全通行保障建设方案研究

基于城区过境公路改造项目设计案例,文章介绍所应用的保障交汇区安全通行的设计技术成果,具体包括无信控交叉口安全通行保障设计和合流交汇预警系统应用设计。该设计遵循从加强交汇区线路规划和配强交汇区交通安全保障设施的设计思路,可为同类城区公路的交汇区设计处理提供参考。

输水隧洞主洞和支洞交汇区施工方法比选研究

输水隧洞主洞和施工支洞交汇区的地质环境和施工过程比较复杂,进行合理的施工工法选择具有重要意义。文章以观音阁输水工程为例,利用数值模拟的方式探讨了不同开挖施工工法对输水隧洞主洞和支洞交汇区的影响。计算结果显示,CRD法在控制围岩变形、围岩应力和喷射混凝土结构应力方面具有十分明显的优势,为最佳施工工法,建议在工程设计中选用。

输水隧洞主洞和支洞交汇区施工方法比选研究

输水隧洞主洞和施工支洞交汇区的地质环境和施工过程比较复杂,进行合理的施工工法选择具有重要意义。以观音阁输水工程为例,利用数值模拟的方式探讨了不同开挖施工工法对输水隧洞主洞和支洞交汇区的影响。计算结果显示,CRD法在控制围岩变形、围岩应力和喷混结构应力方面具有十分明显的优势,为最佳施工工法,建议在工程设计中选用。

输水隧洞主洞与施工支洞交汇区围岩安全稳定性分析

输水隧洞主洞和施工支洞交汇区的地质环境和施工过程比较复杂,对其进行合理的工程设计具有重要意义。此次研究利用数值模拟的方式,探讨了交角、隧洞埋深、围岩等级和施工工法对交汇区围岩位移变形的影响,并获得相关的变化规律。对该类工程而言,建议采用CRD工法进行交汇区施工,以便有效控制围岩变形,保证施工安全。

掺混模式对河流交汇区水流混合动力特性的影响研究

河流交汇区水流的掺混程度对于确定水质与生物多样性的空间特征至关重要。由于水流掺混过程复杂,因此难以对水流掺混速率与特征进行预测。提出交汇区的浅水水流掺混动力学理论,即掺混过程主要在以下2种模式间转换:(1)类似于水流经过障碍物,在其后方形成的尾流模式;(2)类似于平行流间的混合层模式。现场示踪试验结果与理论预测一致.

影响我国短期气候异常的关键区:亚印太交汇区

围绕国家重点基础研究发展计划项目“亚印太交汇区海气相互作用及其对我国短期气候的影响”,介绍了“亚印太交汇区”(AIPO)的概念,从气候系统多圈层相互作用的角度,阐述了研究AIPO区海气相互作用的科学意义;在分析国内外海气相互作用影响气候研究发展动态的基础上,指出AIPO区是影响我国短期气候的关键区;研究AIPO区海气相互作用对我国短期气候的影响也是国民经济发展需要亟待解决的重要课题。介绍了项目拟研究的关键科学问题,指出该项目的最终研究目标为:揭示AIPO季节到年际尺度的海气相互作用特征,从而提出该关键区海气相互作用影响我国短期气候异常的理论框架,为改进东亚季风的季度—年际变化预测提供理论和方法。

黄河上游高含沙支流入汇与交汇区淤积形态试验研究

黄河上游支流十大孔兑高含沙洪水入汇干流,在交汇区形成沙坝淤堵黄河是一种特殊的干支流交汇现象。通过模型试验对孔兑高含沙洪水入汇过程和交汇区沙坝淤积形态进行了初步研究。结果表明:相较于一般水流入汇,高含沙水流入汇造成的交汇口上游壅水程度更高,下游回流区范围更大;壅水区发生强烈的高含沙水流逆行扩散和异重流潜入运动,异重流运行长度是干流流量和干支流动量比的函数。壅水区形成具有倒坡降的楔形淤积体,回流区形成带状淤积体,水流偏转区和高流速带形成凹坑。支流总来沙量是影响淤积规模的重要因素,各部分淤积体几何特征与支流来沙量有很好的正相关关系。

黄河上游干支流交汇区沙坝淤堵形成条件

针对黄河上游干、支流交汇区形成的沙坝淤堵事件,利用野外观测资料,分析了支流高含沙洪水特性及交汇区沙坝淤堵特点,探讨了汇流比(支流流量与干流流量之比)、支流洪水水量、支流洪水沙量等因素对沙坝淤堵形成的影响;根据动量原理建立了交汇区形成沙坝淤堵的判别关系,结合黄河上游干、支流洪水输移特性,得出了基于汇流比与支流洪水水量关系及支流洪水沙量与支流洪水水量关系的沙坝淤堵判别条件。由此,可根据汇流比、支流洪水水量及沙量判断交汇区能否形成沙坝淤堵,可为暴雨洪水期黄河上游交汇区形成沙坝淤堵灾害的预报及防治提供参考。

膜下滴灌湿润体交汇区土壤水盐运移特征田间实验研究

膜下滴灌是一种既能高效节水,又能适时调控土壤水盐运移的灌水技术。滴灌湿润体交汇区土壤水盐分布特征是影响密植作物正常生长的重要因素。在田间情况下,研究滴头流量、滴头间距、灌水量对滴灌湿润体交汇区的土壤水盐运移的影响。实验结果表明:滴头流量越大,湿润体交汇区土壤含水率越高,土壤盐分淋洗效果越好,在滴头流量1.38 L/h和2.7 L/h时,湿润体交汇区上层土壤呈现积盐现象,说明小滴头流量对土壤交汇区土壤盐分淋洗效果较差;滴头间距越小,湿润体交汇区获得水量越多,湿润体交汇区剖面同一位置的土壤含水率越高,土壤盐分淋洗效果越好;灌水量越多,土壤湿润深度越深,湿润体交汇区剖面相同位置的土壤含水率稍高,盐分淋洗效果明显。

水流交汇区的水动力学特性数值模拟

为开展水流交汇区污染物浓度分布研究,进行水流交汇区水动力学特性的数值模拟,建立适用于水流交汇区的水气两相流数学模型。模型采用Weber试验数据进行验证,验证结果表明模型模拟的自由水面、流场与试验结果吻合较好。针对交汇区浓度分布试验的研究需要,模拟分析了不同交汇角、流量比和动量比对交汇区水动力学特性的影响。研究结果表明:分离区的范围随交汇角、流量比和动量比的减小而逐渐缩小直至分离区消失,交汇角、流量比和动量比越小,交汇口上游水位的壅高及分离区内水位的下降程度越不明显。

进积型三角洲交汇区沉积模式——以东营凹陷沙三中亚段为例

作为碎屑岩储层发育的最主要沉积相类型之一,进积型三角洲在油气勘探领域具有举足轻重的地位;加强对进积型三角洲沉积模式的研究,对于油气储层预测具有重要现实意义。渤海湾盆地东营凹陷古近纪湖盆内发育的东营三角洲和永安三角洲在沙河街组三段中亚段沉积期发生了交汇,而有关两个三角洲的交汇方式、沉积特征及交汇区储层的预测尚未引起足够的重视。以岩芯观测、录井和地震资料为基础,分析了东营凹陷古近系沙三段中亚段三角洲交汇区沉积特征,探讨了沉积期次、交汇过程,建立了三角洲交汇区沉积模式。研究表明,东营凹陷沙河街组三段中亚段主要发育湖泊、进积型三角洲沉积;储集砂体主要形成于三角洲前缘水下分流河道,河口坝微相次之,浊积岩主要分布于深湖区。认为此前界定的东营三角洲的分布范围可能被夸大,而永安三角洲的沉积规模可能被低估。东营凹陷古近系沙三中亚段可划分为9个期次,其作用过程可分为局部交汇阶段和完全交汇阶段。三角洲水下交汇区是水流汇聚和沉积物卸载的有利场所,叠置砂体可成为有利的油气储层,因而具有重要的油气勘探价值。

北半球夏季印度洋和太平洋水汽交汇区及其空间分异规律研究

在定义太平洋和印度洋水汽影响边界及其交汇区的基础上,应用欧洲中期数值预报中心提供的再分析资料,判识出北半球夏季太平洋和印度洋水汽交汇区的具体地理位置,及交汇区中太平洋和印度洋水汽的空间分异规律.结果表明:6,7和8月份太平洋水汽影响边界基本位于印度洋和太平洋的地理分界线,即100°E附近.印度洋水汽影响边界都在太平洋上,并随着时间的推移有逐渐东扩的趋势.太平洋和印度洋水汽交汇区位于西至97.5°E、东至142.5°E的东亚地区.夏季印度洋和太平洋水汽交汇区中,太平洋净水汽贡献率向西向北呈逐渐减少的趋势;印度洋净水汽贡献率的空间分异规律较太平洋的复杂,但大致向东向北呈逐渐减少的趋势;纵向岭谷区的水汽主要来源于印度洋.

基于错峰型洪水的伊洛河交汇区水动力特性

采用平面二维水动力数值模拟方法，对伊洛河交汇区河段的错峰洪水特性进行了系统分析，讨论了洪水水位、流态及两支流的相互影响，结果表明：数值模拟成果与实测数据有很好的一致性。研究发现：交汇区流场呈现马鞍形水面形态，并随流量增大向下游推进；错峰洪水过程中强势支流产生的漫滩水流对弱势支流形成壅堵，交汇区水动力要素与流态均与强、弱支流流量比有明显的关联性，交汇点下游的螺旋流结构与转向受当时强势支流控制；错峰洪水使交汇区水位随时间变化呈现三段式二次曲线特征，在两洪峰期间交汇区保持高水位的时间比单峰或同峰长5～7倍；错峰洪水使交汇区洪水位与流量形成特殊的Y型曲线关系，在两个洪峰点附近，水位与汇流比的对应关系出现前、后两个拐点。

水流交汇区污染物输移扩散特性

为分析水流交汇区污染物输移扩散规律,开展了交汇区污染物浓度分布规律的实验和数值模拟研究。建立了交汇区污染物扩散的水气两相流数学模型,并采用实验结果进行验证,对交汇区不同流量、动量和交汇角情况进行实验和数值模拟研究。结果表明:含高浓度污染物的支流汇入干流后,在交汇口下游支流侧形成较长的污染带,且支流与干流的交汇角和流量比(动量比)越小,污染带越狭长;在污染带范围内,污染物浓度梯度较大;污染物分布主要受随流输移和扩散的综合作用影响,其中在交汇区污染物的扩散作用明显。

珠江口咸淡水交汇区营养盐的化学自净研究

珠江口咸淡水交汇区是河流污染物质的集散地。为了揭示营养盐（氮、磷）在河口区复杂的化学自净过程，深入了解其微妙变化，首次用珠江口咸淡水交汇区采集的水和沉积物，在香港浸会学院进行自净试验，探索其自净过程和变化规律。