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的城市入河排污口水质影响预测研究--以南方某城市污水处理厂为例

排污口的设置往往会导致附近水域出现水质超标现象,尤其对于城市内河道,涉及群众用水健康及对周边敏感区域的影响,需要对排污口排放污染物的影响情况进行研究。以南方某城市污水处理厂排污口为例,采用MIKE21二维水质模型模拟了6种工况下COD、NH_(3)-N两种入河污染物对下游水体的影响情况。结果表明,正常排放时COD、NH_(3)-N对下游水体影响较小,水质基本满足排污口所在河段水功能区水质要求,事故排放时,对下游造成10km以上的影响。模拟结果基本可以反映排污口排放污水对河道下游水质的影响情况,可为入河排污口排放污染物影响预测提供参考依据。

基于MIKE21的骆马湖汛期总磷模拟及优化调控研究

基于MIKE21构建了骆马湖二维水动力水环境耦合模型,分析不同调度方案下骆马湖总磷的变化程度。结果表明:所构建的水动力水环境耦合模型的R~2为0.50~0.75,相对偏差为-2.4%~38.5%,能较好地模拟骆马湖主要国省考断面的水质变化;骆马湖汛期总磷主要受到上游来水情况的影响,汛期总磷浓度显著高于非汛期;合理利用滞洪闸可以显著降低汛期总磷浓度,国省考断面总磷浓度降幅可达26%~95%。在未来应用中,管理部门可以通过不同的闸坝调度组合来引导上游来水快速出湖,从而减轻对湖体的冲击。改善入湖河流水质,可有效遏制入湖营养物质和污染物质总量,减小湖泊水体污染负荷。

基于MIKE21的城市桥梁防洪影响分析研究

利用MIKE21 FM建立二维水动力模型,以河北沧州黄骅市南排河桥为例,对城市桥梁建设前后水位及流态进行模拟,同时采用两种方法进行桥梁壅水计算,由此分析桥梁建设对河道行洪及河势、第三方的影响和工程自身安全。结果表明,建立的二维模型较为精确,壅水成果合理,可作为桥梁建设防洪影响分析的依据;桥梁建设后桥梁上游水位壅高为0.016~0.018 m,桥墩处平均流速增加0.05 m/s,桥梁梁底高程满足要求,工程自身安全,工程建设对河道行洪能力、河势和第三方等影响较小。

基于MIKE21模型对桥梁施工期洪水影响分析

通过MIKE21水动力模型,对上虞舜某大桥拼宽工程临时工程阻水影响进行计算模拟。结果表明,临时工程对百年一遇洪水的影响较小,壅水影响范围仅在桥上游附近,水位雍高0.04~0.13m,不会对两岸设计洪水位产生影响,也不会改变原有的岸线规划。工程施工期间,局部流速大小会发生变化,最大变化幅度0.20m/s;工程施工期间,会有一定程度的冲淤,但相对较小,且影响范围仅局限于工程河段。从整体上来说,工程的实施不会改变河势的稳定。

MIKE21 FM模型在河道防洪评价中的应用

浙江浦阳江中游的诸暨段,是浦阳江历史上防洪压力最大河段,洪水危害也最严重,且诸暨段是东西江汇合处、诸暨出境的唯一水道咽喉。由于此地位置较为特殊、敏感,故在此地进行工程建设时,对如何确保此处行洪安全的研究是十分必要的。运用MIKE21 FM模型对诸暨段新建码头工程的两个方案进行对比分析为例,探讨工程实施后对河道防洪的影响,洪水数值模拟在防洪应用中具有一定价值,在河道防洪评价、防汛救灾工作中可参考其成果。

基于MIKE21 FM模型的蓄洪区洪水演进数值模拟

利用MIKE21 FM模型的用户界面友好、可视性好、能灵活处理复杂地形等优点,基于蓄洪区洪水演进特点,构建了基于MIKE21 FM模型的蓄洪区洪水演进数值模型,运用该模型对潖江蓄洪区的洪水演进模拟结果表明,MIKE21 FM模型简便、运算快速、模拟精度高、模拟效果真实,可用于较复杂蓄洪区的洪水数值模拟。

基于MIKE21模型的滨海核电厂厂址防洪评价研究

为评价典型滨海核电厂厂址防洪安全,采用MIKE21软件模拟外海高潮位顶托条件下可能最大洪水和1 000年一遇洪水的演进过程,分析了厂址北侧排洪通道上所建大件桥梁对洪水的阻水作用。研究结果表明:相比于桥梁的阻水作用,核电厂的防洪安全主要受降雨所引起的厂址上游小流域洪峰强度的控制,即使在设计基准洪水位和潮位叠加可能最大降雨洪水情景下,核电厂主厂区也不受水淹的影响。

MIKE21模型在企业污水处理厂入河排污口布设中的应用

为定量化地评估入河排污口所排污水对受纳水域水环境的影响,以亚太纸业有限公司污水处理厂入河排污口为例,采用MIKE21污染物对流扩散模块计算了正常、非正常排放污水两种工况下的水环境影响范围和程度。结果表明,正常排污工况下排放的COD和NH3-N对受纳水域的水环境影响较小,非正常排污工况下排放的COD和NH3-N对受纳水域的水质和水功能区会产生不利影响,劣于Ⅲ类的污染带范围长250m、宽50m。可见MIKE21污染物对流扩散模块能准确地反映污染物在水中的运动规律,可用于入河排污口设置论证工作中。

MIKE21模型在精河防洪保护区避洪转移中的应用研究

新疆北部地区暴雨融雪混合型洪水突发性强、流速大,严重威胁下游山前平原河段防洪保护区内的人民生命财产安全。为提高避洪应急转移工作效率,将洪灾造成的人员伤亡和财产损失降到最低,以典型的山前平原河流精河为例,基于MIKE 21建立河道及防洪保护区内的整体二维水动力学模型,模拟遭遇百年一遇洪水时的风险情况,在分析防洪保护区淹没水深、流速和洪水到达时间的基础上,给出了防洪保护区内的需转移单元、可安置区域和转移人口等信息,为防汛指挥部门在实际避洪转移安置工作中提供了辅助决策支撑作用。

鄱阳湖水利枢纽对江湖洪期水动力过程的影响

鄱阳湖作为通江湖泊,其洪水大小由多因素共同决定,湖区洪灾频繁。鄱阳湖水利枢纽工程建设后将对洪期复杂水动力过程造成影响。为评估其影响,建立了包括鄱阳湖湖区和尾闾以及长江九江到八里江段在内的平面二维水动力模型,对1954年大洪水和1991年倒灌2种灾害型洪期过程进行情景模拟,分析了枢纽对长江和湖区可能造成的影响。结果表明:枢纽工程使湖口出流过程更加平缓,具有一定的削峰作用,对长江洪水位基本无影响;1954年大洪水过程,枢纽使湖区水位升高,代表水文站水位壅高最大值为0.021 m;1991年倒灌过程,枢纽使湖区水位降低,湖区水位变化的趋势与湖口流量变化趋势一致,相位稍滞后于流量过程。研究成果可为江湖水安全管理提供技术支撑。

基于MIKE21 FM模型的跨河桥梁壅水影响研究

MIKE21 FM模块是以非结构化网格为基础的平面二维水动力模型,可对河道地形、道路边界进行灵活概化,桥墩阻力采用亚网格技术处理,模拟结果能够较好地反映计算河段的流场、流速和水位等要素及桥梁周边的要素变化情况。根据大凌河入海口处地形地貌复杂、阻水边界不确定的特点,进行了多方案的水动力模拟计算,分析不同桥长方案下河道水位、流速的变化规律,为工程建设方案比选和防洪评价提供科学依据。

MIKE21模型在涉河大桥防洪影响数值模拟中的应用

采用MIKE21平面二维数学模型对涉河荆岳铁路公安长江大桥的防洪影响进行模拟研究。工程中桥墩概化采用局部地形和局部糙率修正方法,将数学模型的计算结果与物理模型试验结果进行对比分析,验证了该数学模型的模拟精度能满足防洪评价计算的精度要求。

MIKE21-BW模型在日照港总平面设计方案可行性研究中的应用

通过使用丹麦DHI公司开发的平面二维河口与海岸模拟软件MIKE21-BW模型,运用波浪数学模型方法,对日照港工作船码头防浪措施工程总平面设计方案的可行性进行了论证。通过工程前后对比试验,确定了合理的设计方案,同时也指出了设计中应该注意的一些问题。

基于MIKE21 FM模型的跨河电缆塔基水动力模拟研究

应用丹麦MIKE模型中的MIKE21 FM模块对辽河某跨河电缆工程的铁塔基础周边水动力特性进行了数值模拟,模型在实测地形上对河道进行了概化,采用非结构化三角形网格进行剖分,并对主河槽和铁塔基础处网格进行局部加密,电缆塔基经概化后按不过水边界处理,模拟结果能够较好地反映计算河段的流场、流速和水位等要素及塔基周边的要素变化情况,可为工程建设和洪水影响评价提供科学依据。

基于MIKE21水动力模型计算感潮河段闸下水位流量关系

感潮河段受径流、潮流共同影响,闸下水位流量关系不易确定,为能够方便、准确的确定河口感潮段水闸闸下水位流量关系,该文以拟建木兰溪宁海闸为例,利用MIKE21水动力模块建立并验证木兰溪下游二维数学模型,考虑水闸泄流遭遇低潮和高潮,仿真计算闸下水位流量关系,用于水闸消能防冲设计和复核水闸泄流能力。结果表明,MIKE21水动力模型能够较好的做到不同下泄流量分别与高、低潮位的匹配,计算结果可靠,能够比较准确的得到宁海闸闸下水位流量关系,为工程建设提供科学依据。

BREACH模型与MIKE21模型在溃坝风险中的耦合分析

BREACH模型常用来模拟水库大坝漫顶及管涌溃坝模式并获取溃口流量与时间关系,MIKE21模型常用来模拟湖泊、河口、海湾等二维水动力学并获取洪泛区内洪水风险信息要素,两大模型耦合分析在保障水库大坝安全运行及风险管理方面发挥了积极作用。以BREACH模型模拟溃口流量动态数据过程与溃口演变尺寸为基础,通过Arc GIS预处理地形文件、工程建筑物参数与水文数据,构建MIKE21二维水动力学模型并计算网格差值空间,利用Flow Model模块生成溃坝洪水模拟文件,采用判别溃口流量差值是否满足精度要求的迭代法来耦合两大模型,最终结合所要分析水库大坝的工程概况,计算不同风险情况下的水库大坝溃坝洪水淹没水深与范围,进而模拟溃坝洪水演进过程。该方法已成功应用于郑州常庄水库风险分析,结果表明,该方法能客观反映溃坝洪水行洪情况,使用方便,为水库大坝运行管理与应急处置提供了一定的技术支持。

基于MIKE21的南四湖上级湖水量水质响应模拟研究

南四湖是南水北调工程中十分重要的调蓄湖泊,对于南四湖水量水质之间关系的研究具有非常重要的意义。在总结分析前人对南四湖上级湖水量水质研究的基础上,由统计数据资料,运用MIKE21模型,模型参数主要选取湖内糙率、污染物扩散系数以及污染物降解系数,模型所选取的污染物指标为COD和TP两种。对模型参数进行验证后,模型具有一定的代表性和准确性。将模型应用于模拟方案进行模拟分析,模拟分析了多情景下南四湖上级湖内水质变化过程,并根据结果分析得到南四湖上级湖内水量水质响应关系,为南四湖水质改善提供理论依据。

基于MIKE21 FM模型的河道防浪林行洪影响分析

为分析在滩地种植防浪林对河道行洪能力的不利影响,以嫩江干流东阳堤段为例,通过在MIKE21 FM模型中对防浪林进行结构物概化构建数值模型,选取堤前水位、断面水位和断面流速作为输出,比较有、无防浪林时输出位置的水位和流速,定量计算现状防浪林和优选布局条件下设计防浪林种植对河道行洪的影响。结果表明,防浪林的种植会对行洪水位和流速产生影响,且林带越宽、滩地水深越大,防浪林对河道行洪的影响越大;现状防浪林和设计防浪林对研究区河道行洪水位和流速的影响均很微小,对河道行洪不构成威胁。

基于MIKE21的西安昆明池(试验段)换水能力特征研究

以西安昆明池(试验段)为研究对象,基于MIKE21建立二维水动力-染色剂耦合模型,对昆明池(试验段)的换水能力进行了定量的研究分析。结果表明:受人工岛及湖岸地形影响,昆明池(试验段)流场多形成大小不一的环流,湖区流速在0.004~0.09 m/s之间,且较大流速多出现在人工岛及湖岸附近;换水周期沿水体主流方向大致呈阶梯递增趋势,其中西部湖区换水周期普遍大于东部湖区;整个湖区换水能力快慢并存,约10%的水域换水周期不超过10 d,40%的水域换水周期不超过17 d,70%的水域换水周期不超过34 d,不足10%的水域换水周期在35 d以上;提高西部湖区水体的换水能力,避免其出现水质恶化问题,是保障整个昆明池(试验段)水环境系统健康可持续运行的关键所在。