基于MIKE21的尾矿库溃坝数值模拟研究

尾矿库的安全不仅影响生产效益,还影响人民的生命和财产安全。以河南省某尾矿库为例,利用MIKE21水动力模块,建立尾矿库溃坝数值分析模型,模拟下泄砂流演进过程;对比分析了4种工况下下泄砂流的淹没范围、淹没深度及特征时间点,分析增设拦沙坝后下泄尾砂的淹没特征。研究结果表明:增设拦沙坝后可有效阻拦一部分下泄尾砂,有效减小瞬时溃坝对下游的影响。研究结果对尾矿库增设防护措施,编制应急预案与可行性研究报告,设计安全设施等具有重要意义。

基于MIKE21研究生态补水对巢湖水质时空分布的影响

选取引江济淮工程中引江济巢段的2条生态补水路线,设计3种生态补水方案:方案一为西兆线、菜巢线双线引入巢湖,经裕溪河巢湖闸流出;方案二为兆河单线引入巢湖,由白石天河的白山节制枢纽流出;方案三为生态补水经兆河单线进入巢湖,经裕溪河巢湖闸流出。利用MIKE21软件建立巢湖水动力水质耦合模型,模拟巢湖水动力和水质时空变化过程及4个敏感区域(南淝河入湖口、峔山岛、忠庙和饮用水水源地)的水质改善效果。总体看来,方案二对南淝河入湖口、峔山岛、忠庙水质改善效果最优,而方案三使饮用水水源地总磷(TP)浓度降幅最大。方案二降低了峔山岛、忠庙区域蓝藻暴发的潜在风险,使总氮(TN)/TP分别从14.7、13.4降至7.4、4.0;方案三使饮用水水源地的TN/TP从10.0降至4.8,降低了饮用水水源地蓝藻暴发的潜在风险,但3个生态补水方案中南淝河入湖口区域的TN/TP均在15~20,表明蓝藻暴发风险依然较高。引江济巢工程对巢湖水环境改善有积极的效果,可以保证巢湖市饮用水水源地的水质安全,但由于西半湖的水动力环境未得到改善,蓝藻暴发的潜在风险依然较高,因此,要优化生态补水方案,并有效控制入湖河流流域的地表径流污染、农业面源污染及城市合流制系统的溢流污染。

基于MIKE21的黄河三角洲泥沙冲淤数值模拟预测

在人类活动影响与全球气候变化等因素持续影响下,黄河三角洲海岸始终处于动态调整状态。探究三角洲海岸线调整规律以及未来发展趋势,对三角洲地区经济发展和生态环境保护具有重要工程意义。本文基于MIKE21数学模型,建立2015年和2023年两个年份岸线条件下的泥沙冲淤模型,对比验证了刁口附近海域2015—2023年冲淤变化,验证了黄河泥沙模型设置的准确性;并在此基础上,设置了3组径流和泥沙工况,预测了现行河口附近海域2023—2030年的冲淤变化。结果显示:在2015—2023年间黄河2016年最小径流量下的输沙量工况下,现行河口处有少量冲刷,孤东近岸海域基本冲淤平衡,废黄河口处少量冲刷;在2015—2023多年平均径流量和输沙量工况下,孤东近岸海域东岸向有3 m左右淤积,现行河口和废弃河口处持续冲刷,最严重处达3 m左右;在黄河多年平均径流和输沙量的85%工况下,现行河口和废弃河口处持续冲刷,最严重处达3 m左右,孤东近岸海域东岸淤积可以达到1.5 m。研究结果可以更好地理解黄河三角洲海岸线的变化,为未来黄河口海岸带开发治理和可持续发展提供科学指导。

基于MIKE21 FM模型的迈雅河湿地公园防洪影响分析

本文介绍了迈克21(MIKE21)流体模型(FM)的基本原理,以海口市迈雅河湿地公园二维水动力计算为实例,模拟了迈雅河入海口处20年一遇设计流量组合5年一遇潮水位、5年一遇设计流量组合20年一遇潮水位两种工况下的区域水位场和流速场,进而定量分析迈雅河湿地公园建设对河道行洪的影响。

基于MIKE21的小清河感潮河段水质数值模拟研究

为改善小清河感潮河段水质状况,提高水环境污染防治能力,以小清河感潮河段为研究区,利用MIKE21模型构建水动力水质耦合模型,选择主要超标污染物COD、TN、TP,利用实测水质数据对模型进行率定、验证,并模拟了不同上游来水水质、不同污染物削减条件和不同水文期突发水污染事故共3种情况下感潮河段水质变化,结果表明:经率定、验证后的水动力水质耦合模型适用于小清河感潮河段;当上游来水为Ⅳ类水时,COD、TP基本达标,TN超标,当上游来水为Ⅴ类水时都不达标,应尽量控制上游来水水质达到Ⅳ类标准,并加强流域水体TN污染治理;削减30%的点源、面源污染能够有效减少COD、TP污染,但对TN改善效果不佳;污染水团在平水期迁移过程中对水体的影响持续时间较长、浓度较大,丰水期污染物迁移速度较快,应急处理时间较少。

基于Mike21模型的鸭绿江支流排污口水质影响分析

识别排污口尾水排放对周边水体的影响范围对防范和处理水污染事故具有重要意义。本研究采用MIKE21模型建立水动力模型,通过耦合对流扩散模型研究分析改扩建项目入河排污口设置对鸭绿江支流水质的影响程度和范围。结果表明:在最不利的水文条件下(保证率为90%最枯月),排污口正常排放时,COD浓度和氨氮浓度均满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的Ⅲ类限值标准;排污口事故排放时,排污口至下游边界约5 000 m的河段COD和氨氮浓度均超出地表水Ⅲ类限值标准。为防止水污染事故发生,在实际运行中应设置事故应急池,污水处理站无法正常处理尾水时,应将尾水存放至事故池,严禁直接排放入河。该研究成果可为鸭绿江支流水环境管理提供依据,也可为沿岸排污口设置及优化提供一定的理论指导。

基于MIKE21的河底膜袋砂对河道行洪的影响分析

为分析宁芜铁路下穿秦淮新河隧道工程施工期河底铺设膜袋砂对河道行洪的影响程度,利用MIKE21构建水动力模型,对工程段河道流场进行数值模拟,分析膜袋砂对河道水位、流速、流向的影响。结果表明:膜袋砂造成的上游水位壅高影响有限,河道流场变化主要局限于隧道附近,流速有所增大,流向变化较小;总体来说,施工期间工程河段整体流态较为平顺,膜袋砂对河道行洪安全影响较小。分析结果可为宁芜铁路隧道设计施工和防洪评价工作提供一定的技术参考。

基于Mike 21和HEC-RAS的河道水面线计算

河道水面线计算是河道整治工程设计中重要一环,直接影响河道治理的规模、投资等。采用Mike 21和HECRAS水力模型计算河道水面线,并进行分析比较,为计算方法选取提供参考依据。结果表明:两种方法计算存在差值,差值较大部分主要集中在流速较大处,分析产生差值较大原因是拐弯的中间地带流态相对不稳定,流速较大,造成水位波动。根据两种软件地形数据提取、导入的差异,分析得出Mike 21适用于地形地势较复杂、起伏不定的河道,HECRAS适用于地形较平顺、断面型式及宽度变化不大的河道。

基于Mike21 FM的山区小流域洪水风险推演分析

针对我国山区小流域山洪灾害防治中存在的薄弱环节,为摸清小流域洪水演进规律,提升山区小流域防洪减灾能力,文章以东河流域为例,通过构建二维水动力数值模型开展研究与案例分析。结果表明:东河流域洪水风险模拟误差控制在0.5%以内,模拟效果较好,最大淹没水深大部分分布在流域下游出口处;东河流域遭遇不同量级洪水(P=10%、P=5%、P=2%)面临的洪水风险不同、洪水损失也相差较大,为以后洪水风险推演及洪水损失评估研究提供借鉴。

基于Civil 3D和MIKE 21耦合的全二维溃堤洪水动态模拟应用

为探究基于Civil 3D和MIKE 21耦合的全二维水动力模型在溃堤洪水动态模拟中的实际应用效果,文章采用实测地形资料,利用Civil 3D创建河道内、外全二维高精度地形曲面,结合MIKE 21构建全二维水动力模型,计算得到不同溃口工况下提防沿线的淹没深度及流场分布。结果表明,采用Civil 3D创建河道内地形曲面较横断面数据概化更为精准,更能直观展示河道内洪水演进变化。该研究为工程设计提供了科学可靠的数据支持,对于指导防洪工程建设具有重要意义。

MIKE21模型在赣江入湖口及邻鄱阳湖水域水质模拟的应用

为分析规划南昌枢纽正常调度运行条件下对鄱阳湖区水质的影响,针对区域水质现状,以主要污染物COD、氨氮、TN、TP为指标,应用MIKE21模型建立反映模拟评价赣江入河口区域及邻鄱阳湖水域水质演变情况,模拟结果表明,规划南昌枢纽建设对鄱阳湖水质影响主要集中在入湖口闸门及附近区域,对鄱阳湖整体影响较小。规划枢纽正常运行后,靠近赣江的南矶山、伍湖分场鄱阳湖考核断面水质浓度有所减少;靠近金溪咀、南湖村鄱阳湖考核断面水质浓度有所增加,不改变鄱阳湖水质类别,对鄱阳湖影响较小。

基于MIKE21模型的码头工程防洪评价研究

为评价广州市南沙区某码头工程防洪安全,采用MIKE21水动力模型模拟200年一遇洪水条件下工程建设前、后水位、流速和流向等水力要素的变化,模型计算分析得出:工程建设后,水位壅高最大值不超过0.007 m,流速减小不超过0.39 m/s,流向偏转最大不超过13°。研究结果表明该码头工程的建设对所在河段的防洪和河势不会产生明显不利影响。

基于MMIKE21多模块耦合下水质模型研究——以雁栖湖为例

应用 MIKE 21 模型耦合水动力模块、对流扩散模块及ECOlab 水生态模块通过点面源概化、内源概化、截流控污、活水补给、内源清淤、生态修复等整治工程措施概化,并结合水利设施、排水设施、水环境整治设施等边界条件,建立研究区域的降雨-径流-水质模型。在雁栖湖水环境工程相关水体污染特点基础上,解决以下问题:(1)率定适应工程条件下的影响水动力结果的糙率和影响污染物浓度分布的扩散系数和降解系数等参数;(2)得到工程前后COD、NH3-N、TP等浓度的可视化变化分布。为点源截污工程及面源控制工程提供了有力的技术理论基础和技术保障,并为同流域工程提供实例借鉴。

基于Mike 21模型的蓄滞洪区湿地项目洪水影响分析

湿地项目将部分河水引入人工湿地进行净化处理,最大限度地提高大清河水质,使台头断面水质稳定保持Ⅳ类,减少对下游天津市环境的影响。以蓄滞洪区内湿地项目为例,利用Mike 21软件建立模型,模拟项目建设前后对蓄滞洪区的行洪影响,为防洪调度提供技术支持。

基于MIKE21波浪场数学模型的护面岩石粒径优化

文中依托埃及新建阿布基尔港(Abu Qir Port)对该工程的护面岩石粒径进行了优化,首先分析了港区自然条件,并在此基础上利用二维河口与海岸模拟软件MIKE21,对港区波浪场进行数值模拟分析,研究多种工况下施工建筑物的波浪条件,对施工建筑物进行分区,选取各区域最不利风浪条件结合范德米尔公式对施工建筑物各部位护面岩石粒径进行优化,研究结果在满足岩石稳定性的条件下使得岩石粒径得到大幅降低,有效降低了施工难度,节约了工程投资。

MIKE21在淮河中游某码头工程防洪影响分析中的应用

为分析淮河中游某码头建设前后对河道防洪的影响,基于MIKE21构建了码头建设河段工程前后二维水动力模型,对码头工程建设对河道水位、流速等影响情况进行模拟分析,计算结果表明,码头工程建设后,水位最大降低0.21m,流速最大增加0.175m/s,河道主泓流场分布基本稳定,对河道防洪影响较小。同时本文也提出针对所处河道凹湾的码头,工程建设时要做好港池喇叭口位置的岸坡防护措施以及与下游河道岸坡平顺衔接。

基于SWMM-MIKE21耦合模型的圩区海绵城市建设效果评估研究

该研究基于SWMM模型和MIKE21模型的耦合使用,针对江苏省连云港市徐圩新区的海绵城市建设进行了水文和水质的综合评估。通过SWMM模型模拟陆地雨洪管理和MIKE21模型模拟湖泊水动力及水质,实现了两模型在水动力水质模块中的耦合,主要分析了雨洪控制、径流减量、污染负荷减少以及水质的改善。研究结果显示,模型拟合精度高(MSE为0.787,MAPE为6.72%),表明模型能够准确反映出海绵城市建设的效果。实施海绵设施后,徐圩新区的年径流总量控制率达到76.92%,面源污染负荷由80%降至40%,湖泊的最高水位降低了0.02 m,水质得到显著改善。这一耦合模型的应用有效评估了海绵城市建设的综合效益,为类似区域提供了科学的技术参考和实践指导,对促进区域水安全和水环境持续改善具有重要的实际意义。

基于一维模型与MIKE21模型的珲春河城区段防洪能力评价研究

为评价珲春河城区段河道防洪能力,文中采用常规一维模型与MIKE21二维水动力模型分别对珲春河城区段现状河道进行水面线计算,并对比珲春河城区段设计河道水面线成果进行分析,得出过流能力较弱或防洪能力有缺陷的河段。研究成果可为珲春河城区段防洪工程建设及两岸防洪安全提供科学依据。

基于MIKE21的异龙湖水动力优化与水质改善研究

湖泊由于长期处于封闭或半封闭状态,水动力条件差,极易发生富营养化。为此,综合考虑降雨对异龙湖湖泊TN浓度的时空分布影响,构建了MIKE21水动力—对流扩散模型,模拟了不同入水口启闭情况和不同流量引水方案下的水动力条件,基于湖泊流场的流速分布探究了TN浓度的改善情况。结果表明,增设引水口和增大引水流量均能有效提升湖泊水动力条件与湖区水质,城河单独引水的整体效果比城河和龙港河共同引水的整体效果好;在城河单独引水的方案下将引水量增大1倍,湖泊整体流速提升了44.04%,TN浓度下降52.78%,水动力优化与水质改善效果最好,但单位补水量的水质改善效率有所降低。研究结果可为类似在建及规划项目提供建设思路。

基于MIKE21的信江八字嘴顺直分汊河道水动力特性及河床演变分析

为阐明信江八字嘴航运段分汊河道岸堤水力特征及河床演变趋势,利用MIKE21水动力模块构建研究水域二维数学模型,并运用梅港站水文数据对模型进行率定和精度验证。在此基础上,开展信江顺直分汊河道不同水文时期的水动力特性分析,阐明分汊河道各段的发育演变趋势。计算结果表明:左汊是主要的过水汊道,该分汊河道的分流比随着流量的增大而下降。流速呈不规则分布,区域间流速变化显著,分流段左汊出现主流,收窄处出现最大流速,水位从分流区到汇流区均匀下降。河势发育演变整体稳定性较好,河道发育演变主要体现在分汊河道中河床冲淤的局部变化。所建模型能有效模拟分汊河道分流比及水位变化情况,可为河道安全防护及通航稳定研究提供科学依据。