微生物与植物在河道模型中的黑臭水治理效果

针对我国河道黑臭现象严重的现实问题,为了给黑臭河道的治理提供更为可靠的参考依据,试验在大型自然河道模型中,比较了2种微生物菌株(投加剂量为:光合细菌P9,8.0×105个/mL;根际杆菌No.2,2.0×104个/mL)和3种水生植物(投加剂量为美人蕉30棵,水葫芦40棵及浮萍2 m2)对30 t流动的模拟黑臭水的处理效果。结果表明,单独使用微生物和联合使用微生物及水生植物均能取得相似的结果,至第8天时,COD、黑度、臭度的去除率均超过55%,BOD的去除率超过40%,氨氮的去除率超过30%,溶解氧提高至超过3.5 mg/L。上述结果说明,相对于水生植物而言,微生物处理黑臭水效果更为明显:微生物菌株能够通过加速黑臭水中有机物的降解,从而提高溶解氧浓度,并大幅度改善水体黑臭状态。

储集层随机建模的改进河道模型条件算法

在进行储集层沉积相建模中,提出改进的河道模型,扩展了对河流分叉、交汇等现象的描述和模拟,并根据该模型的特点和河道的地质特征,尝试了一种新的河道模型条件化算法。实例应用表明:改进的河道模型包含了更为全面的地质信息,相应的条件化方法从河道的上游、下游和支流3个方面进行,对河流沉积的描述更为准确,算法简洁,运算速度明显提高。

河道模型的改进及扩展应用

提出了一种新的改进型储层沉积相建模的河道模型 ,该模型扩展了对河流分汊、交汇等现象的描述和模拟 ,根据改进的河道模型的特点和河道的地质地理特征 ,利用一种新的河道模型条件化算法 ,并将河道模型与砂岩概率模型相结合 ,实现了协同布尔模拟。实例应用表明 ,改进的河道模型包含了更为全面的地质信息 ,其应用更为广泛 ;新的条件化方法是从河道的上游、下游和支流 3个角度进行模拟计算 ,对河流沉积的描述更为准确 ,算法简洁 ,计算速度明显提高。通过协同布尔模拟可以使储层沉积相建模有效地结合多方面的次级信息 ,降低了储层模型的不确定性。

河道模型中泥沙起动粒径公式的比较和验证

在研究实际工程中的水力学问题时,常常无实测泥沙资料。根据已知的流量资料,分别对四种常用的泥沙起动流速公式进行反算获得相应的泥沙起动粒径,并通过模型试验实测的起动粒径对四种公式的计算结果进行比较和验证,在此基础上选用比较接近实测值的公式来初步估算泥沙级配与输沙率等泥沙参数。为缺乏泥沙资料的河道模型试验提供了一种确定泥沙起动粒径的有效的方法。

基于河道二维水动力模型的防洪影响研究

为研究三河渡大桥建设对淮河入江水道水文情势及河势的影响,构建河道二维水动力模型以分析桥梁桥轴线与二维水流方向的夹角,模拟桥梁建设前后入江水道水位、流速、流态等水力条件的变化情况,并分析了河道疏浚措施对消除工程壅水影响的效果。结果说明,工程建设对入江水道沿线水位、水流流态的影响主要集中在桥位附近,呈向上下游递减趋势,通过河道疏浚可减少工程建设对水位抬升的影响。研究成果可为类似工程跨越宽阔水域的防洪影响分析提供参考。

面向河道保护的冲淤演变规律分析

为了避免黄河山东段河道大型水库建设带来的洪凌安全隐患,此次研究将通过回归模型和实测断面法来计算和分析河道的冲淤演变规律,并构建河道水动力模型对洪水进行模拟计算,分析河道冲淤规律对防洪的影响。结果显示,黄河山东河段年均冲淤量的预测值为0.081×10^(11)kg,淤积情况下河道断面比实际情况更高的水位,水位线最大相差为1.6m,易造成河岸冲刷,威胁人民安全。此次研究能够有效为水库假设提供理论支持,对河道保护提供数据支撑。

基于水动力模型分析的内涝积水点改造规划——以南方城市某内涝点为例

近年来由于城市建设导致地面硬化、河涌侵占,加上极端气候频发,城市“看海”现象频频出现。针对南方城市水网密布、水文条件复杂、雨量充沛,以某内涝积水点为研究对象,建立基于Mike11的河道模型,模拟设计降雨条件下,采取不同改造措施后的河道水位,评估改造效果。结果表明,通过扩建河涌和新建排涝泵站,优化排涝布局,可以实现蓄排平衡,消除内涝积水点;结合排水管网改造、源头地块海绵化改造,能够进一步优化内涝消除效果,提高区域内涝防治水平。本研究为老城区内涝点改造提供了技术支撑。

溃坝洪水演进一维水动力模型

中国是受洪水灾害影响最严重的国家之一。洪水数值模型可准确地反映洪水的演进与致灾过程。本研究针对天然河道洪水过程存在的尺度大、水流流态复杂、河道断面形式多变以及计算建模困难等问题,提出一套基于Godunov格式的有限体积法离散圣维南方程组的一维水动力模型,并采用求解复杂断面水力要素之间关系的方法,提高了一维水动力模型求解的精度与效率,精确地反映了复杂断面河道的水流运动特性。将模型模拟得到的数值解与算例中的解析解或实测数据进行对比,结果表明:(1)构建的一维水动力模型模拟结果与理想算例解析解及实验实测数据吻合程度均较高,所有算例的E NS均大于0.5,说明模型具有良好的稳定性和适应性;(2)将模型应用至金沙江白格堰塞湖溃坝洪水算例中,模拟得到的流量峰值及整体洪水过程均与实测过程吻合较好,在叶巴滩和苏洼龙两个测点处E NS分别为0.633和0.812,证明了模型在实际应用中的适用性与可靠性。结果表明,开发的一维水动力模型对溃坝洪水等水流流态复杂、突发性强的洪水过程具有良好的模拟效果。本研究可为河道及溃坝洪水风险的初步、快速评估等工作提供有效的模拟支撑。

CAM技术在河道试验模型制作中的应用

为了适应水工模型试验要求,提高试验的技术水平,在"模型黄河"建设当中,将CAM自动制模技术应用于模型断面板的制作。实践表明:该技术大大提高了工效,缩短了模型制作的周期,不仅保证了河道整治科研对模型试验的需要,而且及时满足了汛期洪水预报试验的要求。CAM自动化系统的建设与应用,将大大提高模型试验的水平,进一步促进科研的发展,从而产生出巨大的经济效益和社会效益。

黄河上游河道一维河道水温模型和经验公式法对比

为对比不同方法在黄河上游水温模拟中的适用性,分别用一维河道水温模型和经验公式法(四次多项式、三次多项式和幂函数)对兰州以上的黄河上游干支流共8个主要水文站日平均水温和月平均水温进行模拟,并采用平均绝对误差、均方根误差和纳什系数对模拟的精度进行检验。结果表明:四次多项式在黄河干流(除黄河沿站)日平均水温模拟中精度最高,幂函数在支流湟水的日平均水温模拟中精度最高;四次多项式适合黄河干流水文站的月平均水温模拟,幂函数更适合于支流湟水的月平均水温模拟;经验公式法在黄河干流日平均水温模拟中精度高于一维河道水温模型,更适合黄河上游干流段的日平均水温模拟。

河道三维水流数值模型及应用

天然河道水流、泥沙运动在空间上属三维问题,故提出一种三维明渠水流数学模型,将该模型应用到黄河贵德水文站下游某河段,模拟的流速、水位与实测资料吻合较好;流量沿程分布结果表明模型具有良好的物理量守恒性;给出的流速垂向分布、紊动能量等参数亦是合理的,为河道三维水流结构分析提供了依据。

基于连续方程的河道水流双变量耦合演算模型

针对现有的河道水流洪水演算模型只能模拟单一变量(流量或水位)的问题,以水流连续方程和河段蓄水量的两种不同表达形式(蓄水量等于平均过水断面面积与河段长乘积,蓄水量等于河段平均流量与传播时间的乘积)为基础,对马斯京根模型进行了通用性改进,提出了双变量耦合通用演算模型.选取了四大水系(包括内陆河流和入海河流)的16个河段汛期洪水资料进行模型检验,模型验证考虑了地理范围、不同的河段特征和水力特征、洪水量级等因素,全面地检验了模型结构的合理性和模拟实际洪水的有效性.将双变量耦合通用演算模型与传统的马斯京根法进行了效果比较,结果表明双变量耦合通用演算模型的模拟精度高于马斯京根法,模拟效果比马斯京根法稳定一些,而且具有较好的通用性.

河道二维水沙数学模型及流场动态显示初探

作者简述了正交贴体坐标系下河道二维水沙数学模型的基本方程、边界条件、动边界技术及数值计算方法 ,应用北江下游水流及河床变形资料对模型进行了验证 ;采用VisualBasic 5 0进行了流场动态显示的初步探讨。此外 。

城市洪涝模型及CPU-GPU异构并行计算技术研究进展

在全球气候变暖和城市化背景下,城市洪涝问题日益严峻。为尽可能减少城市洪涝灾害造成的损失,提高城市对突发性强降雨事件的应急处理水平,开展城市洪涝数值模拟技术研究具有十分重要的意义。本文从城市洪涝精细化和高效模拟角度出发,综述了城市洪涝模型、CPU-GPU异构并行计算的研究进展,系统总结了产汇流模型、一维河道管网模型、二维地表模型、耦合模型、快速城市洪涝模型的构建方法和CPU-GPU异构并行计算的关键技术。针对当前城市洪涝模型研究中的不足之处,需要开展城市洪涝过程全物理机制模拟研究,深入分析全水动力城市洪涝模型的适用性、模拟精度和计算效率;还需基于异构并行计算技术,实现城市洪涝模型一维河道管网、二维地表淹没的快速模拟,为城市暴雨洪涝精细化与高效模拟奠定基础。

相应涨差河道洪水预报模型研究及应用

在原有相应涨差河道洪水预报模型的基础上 ,利用差分方法推导出仅用下游站流量或水位资料表达的改进型相应涨差模型。并用具有可变遗忘因子的递推最小二乘实时校正算法对模型参数进行在线识别。该模型用于长江枝城至监利河段的实际预报检验 ,证明模型结构合理 ,算法简捷 ,成果令人满意。

平稳河道水波模型的最优控制

研究平稳静态河道水波模型的最优控制问题.应用分布式参数系统最优控制理论和相关的泛函Sobolve空间知识,选择轨迹型的性能指标和特殊的Banach空间,证明平稳模型方程在Dirichlet边界条件下最优解的存在性.通过引入Lagrangian乘子将等式约束和轨迹型性能指标转化为Lagrangian项和罚函数项,并用非线性泛函中的Frechet导数和变分不等式研究了最优解存在的一阶必要和二阶充分最优条件.此条件是研究浅水波模型最优控制可计算性理论和实际应用的基础.

一维河道水力模型在制定城市复杂河网群闸调度方案中的应用

一维河道水力模型模拟技术在河道水力研究中有着广泛的应用。本文结合某市复杂河网群闸调度研究案例,系统阐述了一维河道水力模型构建和模拟研究的一般方法。在模型构建过程中,需要依据研究对象和研究目标适当选取表征河道特点的河道断面、桥梁、水工结构等各类数据,以对河道建立抽象化的数学模型,并需核查数据的准确性和完整性。分析模型系统的边界情况,根据设定的边界条件对模型进行初步模拟,以进一步核查模型系统中存在的问题。基于实测数据校核模型参数后,根据研究目标分工况进行水力模拟,从而在分析模拟结果的基础上得出群闸调度方案。

河道三维水流数学模型计算及应用

建立了考虑非静水压强影响,采用平面上非结构化网格、垂向分层动网格方法的三维水流计算模型,并应用到长江流域莱家铺河段。模拟计算所得的水深,垂向流速分布,平均流速均与实测数据吻合较好,流速沿程分布与实测基本一致,验证了计算结果的合理性与准确性,并反映了三维数值模拟的物理量守恒性,对三维水流运动特性分析研究有着重要的意义。

MSKLOSS河道洪水演算模型参数敏感性分析

模型参数的敏感性分析是洪水预报的基础性工作。以中国洪水预报系统为平台,采用局部分析法,对MSKLOSS河道洪水演算模型参数进行敏感性分析,以提高洪水预报的精度。为提高MSKLOSS河道洪水演算模型的应用效率,考虑模型适用性、模拟分析方便性,选取海河南系河道下垫面接近现状条件的滹沱河黄壁庄-北中山、南运河岳城-蔡小庄"96·8"和大清河东茨村-新盖房"12·7"三场洪水资料对模型参数进行分析。分析表明:河道分段数、初始下渗率、下渗曲线指数和湿周等参数的敏感性较高,稳定下渗率的敏感性在洪水量级较小时相对较高,在参数优选和实时作业预报时需注意其初始范围的设定。

汉江河道水流模型的研究与应用

为分析输电线路工程对汉江河道行洪水位和流场的影响,采用有限体积法,研究建立了河道平面二维数学模型.对工程兴建前后工程所在河段的水流运动进行数值模拟和计算,研究结果表明,建立在河滩上的输电线塔基自身阻水作用引起的局部流速最大增加值为0.023m/s,断面平均水流流速增加值小于0.01m/s.塔基附近上下游400m的范围内局部流速流向发生微小的变化,流速最大变化幅度很小,对河段的防洪影响不大.