AN EXPERIMENTAL STUDY ON THE FLOW FIELDS OF THE WEST LAKE BY ELECTRO-HYDRODYNAMIC ANALOGUE METHOD

Electro hydrodynamic analogue (EHA) method is applied to study the flow fields in the West Lake. It gives out a satisfactory result on water velocities and discharges of the bridge openings.

南水北调南四湖输水二维流场数值模拟及应用

由于南四湖错综复杂的地形变化和湖盆特征,若采用传统一维总流计算法进行湖内开挖疏浚工程的水力计算,将会影响输水工程的可靠性。因此,以南四湖万分之一地形图(CAD版)和卫星遥感影像资料为基础,创建了南四湖深度平均平面二维水流数学模型体系,并进行了模型验证。在南四湖调水设计方案条件下,开展了上、下级湖二维流场的数值模拟试算,确定了同时满足正常设计和特殊干旱运行控制点水位要求的最小规模开挖方案。流场分析表明,南四湖输水时上、下级湖全湖区在水位差的作用下呈现由南向北流场方向的单一性特点;主航道平均流速为0.12m/s,一般高于非主航道区一个数量级左右;输水主航道平均流量比例为61.5%,最大可承担88.9%,说明南四湖湖内主航道承担着主要输水功能。

洞庭湖洪水空间分布和运动特征分析

鉴于目前仍缺少有关洪水涨落在湖泊中空间分布及其演进的运动特征研究,以1998年洞庭湖洪水事件为例,运用洞庭湖地区水系水动力学模型模拟成果,细致地分析了洞庭湖三大主要湖区的洪水分布形态和运动特征,并对江湖窜流形成进行了初步分析。模拟成果表明:洞庭湖具有“低水河相、高水湖相”的特征;其东、南两个湖区在高洪水位时期湖相特征突出,湖区流向单一,流速不大于0.2 m/s;西洞庭湖区由于各股水流交汇、不同的洪水组合以及出口的制约,致使湖区产生流态复杂、流向不一以及洪峰叠加等现象。

基于流场分析的人工湖生态设计的研究

基于湖泊平面形态与周边用地类型初定的景观生态设计方案,采用流场分析模型模拟河网,计算了三种不同引水方案下的入湖流量,并选择最优引水方案模拟了湖泊流场对湖泊形态微调,分析了湖泊来水组成,为麒麟湖的生态设计与管理提供了科学依据。

基于水电比拟方法的山东南四湖上级湖流场研究

利用水电比拟方法模拟了南四湖流场结构。同时,基于HAMSOM模式,对其流场进行了数值模拟,所得结果与水电比拟结果一致,两者平均相关系数在0.94以上,表明水电比拟实验技术路线可行,流场基本结构准确。该方法适用于低流速大流场的模拟。流场结构分析表明,湖区流速在汛期为cm/s量级,非汛期仅为mm/s量级。其中,在南阳湖北部和独山湖东北部存在低流速区,在独山湖、南阳湖连接区域和二级坝附近区域存在高流速区。本文中作者还研究了该湖的污染扩散状况,低流速区水质相对较好,高流速区水质相对较差,为制定改善水质的方案提供了科学依据。

湖底地形对风生流场影响的数值研究

本文利用三维水动力学模型,对定常风条件下,几种典型湖底地形浅水湖泊的风生流场进行了数值模拟,比较了几种典型地形的风生流的垂向平均流场与各分层流场的差异。结果表明:在风场等外部条件相同的情况下,湖底地形将决定湖泊风生流场的基本形态和环流流速,碟形底和斜形底的湖泊所形成的垂向平均流场有明显差异。湖底地形的变化对稳定状态的湖泊次表层、中间层和次底层流场有较大影响,而对表层流场影响不大。湖中有无岛屿将形成截然不同的两种风生流场。

大型浅水湖泊水动力特性数值分析

准确模拟太湖水流动态变化特性及水动力特征对模拟、预测污染物迁移转化规律以及理解水流运动与污染物相互作用机制具有重要的实用价值。以环境流体力学(EFDC)模型为基础,收集2009年-2010年水文、气象数据及湖区地形数据,并考虑引江济太工程对湖区的影响,建立符合太湖湖区水流特性的水动力模型。模型模拟结果表明最大风向、最大风速的组合方式模拟出来的流场情况最接近真实湖体流场,引江济太工程对湖流的影响微小,模型的水动力模拟效果良好。

基于流场分析的人工湖设计研究

在人工湖设计研究中考虑湖泊流场分析,通过优化调整湖泊形态以改善人工湖水动力条件,维持水体水质情况。以临漳新城区人工湖为例,利用MIKE21模型对初步湖泊形态的流场情况进行模拟,并对调整后的湖泊形态进行验证分析。基于流场模拟结果和周边土地利用类型提出人工湖驳岸建设方案,为城市新区人工湖设计提供科学依据。

不同流量入湖三角洲演变特性试验研究

入湖三角洲的形成主要受到流量、下游水位及上游来沙等因素的影响。在对后二者的影响规律研究基础上,为探索不同流量条件下入湖三角洲的演变特征,开展了进一步的试验研究。通过对三角洲的河道面积占比、摆动角度、河道长度、泥沙堆积等几何特征的分析,探讨了流量对入湖三角洲演变的影响。研究发现:三角洲的演变过程整体上遵循"冲-淤-冲"的发育模式;相比低流量,河道在高流量下稳定性更高且更明显,面积占比较大;泥沙堆积对流量响应敏感,大流量下沙体更加散乱且展布面积更大,小流量下泥沙更加聚集,稳定性更高。

引水工程前后西湖流场的数值模拟研究

采用Delft 3D水动力学计算模型,对西湖西进工程前后的流场进行了模拟,计算结果与实测资料较为吻合,模型真实可靠。各种工况下的流场模拟结果表明：在不考虑风场的情况下,各进出水口的流量和位置决定了西湖的流场结构,而流场结构决定了水体的推移扩散规律。总体上,南湖水体推移扩散效果最好,西里湖、外湖和岳湖次之,北里湖最差,基本不能被置换。西湖水体的置换效果主要取决于可被置换区域的面积和引水量,而可被置换区域大小主要取决于流场结构。因此,在引水量不变的前提下,优化西湖水体置换效果的根本途径就是调整进出水口位置和流量大小,以改变流场结构。

洪泽湖换水能力的时空分布特征

为研究洪泽湖换水能力的时空分布特征,基于MIKE21建立洪泽湖二维水动力模型,模拟分析了洪泽湖不同湖区的换水周期;考虑洪泽湖的流场呈现风生流和吞吐流双重特点,分析了不同季节和不同风场条件下换水周期的空间变化特征。结果表明:洪泽湖换水周期空间异质性明显,从南到北梯度递增,冬季和春季全湖平均换水周期较长,分别为75 d和60 d,秋季和夏季的全湖平均换水周期较短,分别为49 d和31 d;实际风场对洪泽湖的换水能力起到正向作用,东南风对洪泽湖的换水能力起正向作用,东北风对洪泽湖的换水能力起到抑制作用。

湖水源热泵退水对湖体温度场影响评价

为了评价南京地区某湖水源热泵系统退水对湖体温度的影响,建立了退水水流模型和考虑湖面综合散热系数的温度场模型。通过将水流模型和温度场模型耦合的数值模拟方法分析了湖水源热泵系统在夏季静风,夏季东风,冬季静风和冬季东北风4种典型运行工况下,热泵系统退水对湖体温度场的影响。4种典型工况下的数值模拟结果表明,湖水源热泵退水造成的湖水水温变化在地表水环境质量标准规定的人为影响限制范围之内。不同季节受湖面风速的影响,湖面综合散热系数的改变对湖体温度场分布的影响十分显著。

城市景观湖泊水体交换的数值模拟研究

通过水流数学模型模拟城市湖泊流场分布是评估水体交换能力的重要依据。利用二维水动力数学模型研究了惠州西湖的水动力优化调控方案,探明了惠州西湖各状条件下水动力较差的区域,评估了引水对于惠州西湖湖水动力的改善程度,并对比了不同方案的的引水效果,进而提出了较好的引水方案。其成果可为惠州西湖和其他城市湖泊水质改善工程提供参考和借鉴。

数字孪生南四湖防洪调度模型研究及应用

南四湖具有独特的水系特征,洪水预报调度难度大。为提升数字孪生流域智能化水平,设计开发了南四湖防洪调度模型集,实现了洪水预报、流场计算、工程调度等功能。介绍了南四湖防洪调度模型布局,以及概念性水文预报模型、水库调度模型、分布式时空变源模型、河道演进模型、湖区洪水演进模型、洪水调度模型等主要内容的研发情况和成果,从防洪演练、洪水预报、流场仿真、工程调度典型应用等方面,介绍了模型集对防洪调度工作的支撑。相关成果为沂沭泗流域防洪调度模型提供了基础和标准框架,为数字孪生流域模型研发提供借鉴和参考。

水网连通工程对大东湖水动力影响的研究

为研究水网连通工程对大东湖水动力条件的影响范围和程度,建立了大东湖水动力模型,并对模型进行了率定和验证,对比分析水网连通前后流场的变化,阐述实施大东湖调度方案对大东湖各子湖泊水动力条件的影响。结果表明,调水后大东湖水流加快,与原处于封闭情况下的风生流场有很大区别,在考虑风生流场情况下水网连通工程实施后大东湖水系流速大于0.01m/s的水面面积比连通前扩大了一倍以上,为大东湖生态水网工程的运行调度提供了参考。

马踏湖水流水质数学模型及其应用研究

马踏湖是山东省"两湖一河"碧水行动的重要治理对象.根据地理信息系统对马踏湖进行了边界条件的简化处理以及网格划分,并基于SMS(Surface Water Modeling System)软件,建立了马踏湖二维水流水质模型,选取确定了模型中的参数和数值,模拟了不同工况条件下流场和CODCr浓度场.结果表明,6种工况中,工况3和工况6湖区达标面积最大,但其停留时间短,不利于污染物扩散,导致出口浓度不达标;其他工况条件下,出口浓度较小,但是湖区CODCr浓度达标面积比例较低,超过地表水环境质量III类标准.在此情形下提出建立人工湿地对策以满足马踏湖的蓄水条件.

武汉东湖流场水电比拟实验研究

利用水电比拟方法对东湖流场进行实验研究 ,获得了东湖流场的水电比拟流网图 ,对东湖湖水流动情况进行了分析 ,实验结果同时显示东湖存在大范围的湖水滞留区域 ,并与近年来污染事件暴发区相对应 。

风场和吞吐流对狭长型雁鸣湖流场的影响

基于二维非结构网格水动力模型,对实测风场和吞吐流作用下的雁鸣湖进行流场数值模拟,水位模拟结果与实测结果拟合较好,说明该模型能够反映雁鸣湖水动力变化过程。在此基础上定量研究不同风速、风向、吞吐流对雁鸣湖水动力的影响。研究表明,风对湖泊流场的变化起主导作用,其中风速是影响湖泊流速的主要因素;风向对湖泊环流的方向起主导作用;吞吐流是调节水环境的主要手段,对整体湖流影响较小,但对于局部水域有一定的影响。因此,在常年主导风向下,适当地增加吞吐流有利于改善湖泊流场。

风场和吞吐流对洪泽湖流场的影响分析

采用MIKE21建立洪泽湖二维水动力数学模型,通过对模型参数的率定,使得模型的计算结果能较好地与实测值相符合,进而研究了不同风场和吞吐流条件下的洪泽湖水动力特性,比较了2013年洪泽湖在5、10 m/s风速和无风条件下的流场。结果表明:风速会改变流场强度的大小而不会改变流场结构;同时,风场的作用会影响洪泽湖的出流能力,湖区流速随风速的增加呈减小的趋势。吞吐流是影响洪泽湖流场的主要因素,采用2007洪水年进行模拟时,进出口湖区流场会发生明显改变。洪泽湖的溧河洼区和成子湖区流场结构主要由风场决定,而南部湖区和东部湖区流场结构由风场和吞吐流共同决定,且以吞吐流为主。研究结果可以为洪泽湖物质输移规律研究提供理论基础。

住宅小区人工湖流场数值模拟分析

鉴于良好的水体流动性是保持人工湖水质的基础,以天津市某住宅小区人工湖系统为例,应用MIKE21水动力模型模拟了人工水循环过程,分析对比了多方案、多工况下的流速分布,依据分析结果,对人工水循环运行中存在的问题给出了相应的建议,并提出了优化运行方案,为人工水循环的建设、改进和有效运行提供了依据。