洞庭湖营养盐赋存及对水沙情势变化响应综述

洞庭湖水环境营养状况与水沙情势密切相关,水沙情势变化使湖区营养盐赋存状态发生改变,进而对长江中下游流域的水生态安全造成影响。梳理了20世纪50年代以来洞庭湖区水沙情势与营养盐赋存状况的变化特征,总结了水沙条件与营养盐赋存关系的相关研究进展。结果表明:受下荆江裁弯、葛洲坝截流、三峡水库运行等因素影响,荆江三口分流分沙减少,洞庭湖泥沙淤积趋缓,同流量下湖区水位下降。近30 a洞庭湖水体氮磷污染程度加深,沉积物氮磷污染未见显著恶化。三口分流量的减少直接导致水环境容量减小,使总氮浓度升高;分沙量的减少降低了湖区颗粒态磷含量,使总磷浓度减小、溶解态磷占比升高;洞庭湖淤积泥沙营养盐释放是影响湖区水体氮、磷含量的重要因素;湖区水位变化引起的洲滩干湿交替及水生植物群落改变,促进了沉积物中氮、磷蓄积并增加上覆水体营养盐含量。研究成果可为水沙与水环境耦合关系研究提供支撑,为面向湖区水环境改善的水沙调控提供参考。

三峡大坝排沙孔原型观测及通气管阀门操作优化研究

三峡大坝排沙孔工作门在高水头条件下启闭,且闸门后为有压流,闸门启闭过程中的水力特性复杂,水流空化等问题一直受到各方关注。研究介绍了三峡大坝排沙孔工作闸门启闭的水力学原型观测成果,三峡大坝设有7个排沙孔、2个冲沙孔和1个排沙洞,以左厂1号、2号排沙孔为监测对象,重点监测了通气孔风速、空气噪声、工作闸门区水下空化噪声。观测结果显示:当闸门处于开高3.8 m以上位置时,通气管被水流充满而不能补气,并开始成为分流通道,而且排沙孔工作闸门后通气管在大开度和全开状态下的分流会造成局部空化和声振的问题。经研究制定了合理的排沙孔工作闸门与通气管阀门适时配合操作原则。经过现场验证,采用该优化操作原则,初步解决了排沙孔工作闸门区的局部空化问题及闸门启闭过程中的声振问题。

滨海电厂新建码头港池及取排水口对海域冲淤演变影响分析

海域冲淤演变是影响电厂取排水口安全运行的关键因素。基于工程所在海域水沙运动规律、地貌演变规律,采用二维潮流泥沙数学模型计算分析了某滨海电厂与码头一体建设的取排水口所在海域水动力条件变化和冲淤演变规律,研究结果表明:工程建设后,码头南北两侧水域流速减小,西南区域靠近潮汐水道主槽位置流速增大。受流速变化影响,码头南北两侧海域淤积增强,码头西南区域海域以冲刷为主,取水口位于码头港池内,工程后冲淤幅度为0.026 m/a,对取水口取水影响有限。研究结果可为码头和取水口工程布置提供理论依据和技术支撑。

深水孔洞清淤机器人设计及应用

针对深水孔洞清淤的现实需求,即清淤机器人需具备水下清淤、行走、定位、动力及智能控制等基本功能,通过对清淤环境的分析,设计一款具备闸门前淤积物清理的智能化深水孔洞清淤机器人。根据清淤机器人作业中的难点,对布放回收技术方案进行了详细介绍,包括上平台、下平台及吊放绞车等,实现清淤机器人的布放、入洞、动力供给和回收等功能。在实验室对清淤机器人的直线行走性能进行试验,结果表明:清淤机器人具有技术可行性和作业能力。

海洋环境保护法视角下入海排污口造成的陆源污染监管法律研究

随着海洋生态环境治理工作的推进,入海排污口造成的陆源污染问题逐渐成为制约海洋生态环境治理体系和治理能力现代化的重要因素。文章从我国入海排污口的现状出发,分析入海排污口对海洋生态环境的影响和治理入海排污口的必要性;法律作为社会治理的有效手段和工具,从法律视角研究我国治理入海排污口的改进措施。在入海排污口治理的相关立法中,《中华人民共和国海洋环境保护法》是减少海洋污染、保护海洋生态环境的专门法律,以该法为依托,从法律角度思考入海排污口造成的污染问题,研究备案制度在入海排污口治理中的可行性与运行的不足之处,分析现存的排污总量控制制度对入海排污口的管理现状,聚焦现有法律制度对入海排污口造成的入海污染物排放的监管局限。进而从完善入海排污口管理的具体细化立法,改进监管体系漏洞、促进监管体系全面性,以及提高公众对海洋环境污染防治的参与度等角度提出相应的法律建议。

三峡工程运用后荆江与洞庭湖关系变化研究进展

荆江与洞庭湖之间存在复杂的江湖水沙交换关系,水沙变化引起江湖冲淤变化,进而影响长江中游地区的防洪安全与水资源利用等。三峡工程运用后坝下游水沙条件发生较大改变,江湖关系进一步调整。从江湖水沙关系变化、荆江特别是分流口门附近河道冲淤演变、三口分流洪道冲淤演变、洞庭湖区冲淤变化及城陵矶水位变化等方面,系统梳理了三峡工程运用后荆江与洞庭湖关系变化研究进展,得到以下结论:荆江三口分流量略有减少,分沙量大幅下降,藕池口河势调整较剧烈,进流条件有所恶化,洞庭湖由淤积转为微冲,湖区水位下降,城陵矶—汉口河段冲刷,城陵矶水位下降等,江湖水沙驱动机制仍存在一定不足,在荆江洪水位变化及洞庭湖未来演变趋势方面仍存在争议;指出了目前研究中存在的不足,如缺乏定量分析和系统性与完整性研究,并提出了下一步研究需重点关注的问题。

三峡电站排沙底孔闸门振动水弹性模型研究

采用比尺为13.37的全水弹性模型,研究了三峡电站排沙底孔垂直提升闸门的动力特性、脉动压力和流激振动特性,并对不同上下游水位和门后通气与否对闸门振动的影响作了对比研究,同时还探讨了止水对闸门振动的影响。研究结果表明:闸门不会发生水力共振;通气时闸门上的脉动压力比不通气时小,频谱改变;在上游水位150.0m、下游水位67.5m条件下,门后通气可显著减小闸门振动,在其它水位条件下,由于门后水跃对闸门的冲击,门后通气反而加剧闸门振动。

三峡水利枢纽泄洪深孔的泥沙磨损问题探析

本研究利用黄河刘家峡泄水道遭受泥沙磨损的运行资料 ,通过类比分析 ,对三峡泄洪深孔泥沙磨损程度进行了初步的定量预测 ,并提出了相应的防治对策及建议 .

板桥峪抽水蓄能电站防沙措施的试验研究

通过板桥峪抽水蓄能电站防沙问题的试验研究 ,阐述了解决此类电站泥沙问题所可能采取的措施 ,其中包括抬高水库水位运行 ,在拦河坝以上修建拦沙坝 ,增建拦沙潜坝和排沙洞等。并通过比尺模型试验对这些措施的防沙效果进行了比较和分析 。

排污流速比对河流水体中悬浮物沉降和底泥再悬浮的影响

采用数值模拟和水槽试验相结合的方法,研究河道排污口不同排污流速比(R分别为4.5、7.2和9.9)对悬浮物在排污口下游区域沉降和底泥再悬浮的影响。结果表明:随着流速比的增加,紊动越剧烈,污染云团扩散范围越大,沉降和悬浮作用也越明显。不同流速比情况下,通过底部水平面的沉降通量变化趋势基本一致,即先增加、后稳定,通量总量随着流速比增大而增加;由于临界起动流速(对应于R=5.8)的存在导致低流速比(R=4.5)情况下再悬浮通量增长缓慢,而中流速比(R=7.2)和高流速比(R=9.9)情况下再悬浮通量增长迅速。由此可见,排污流速对排污口下游区域悬浮物的沉降和底泥再悬浮具有重要的影响。

环太湖主要河流入出湖口表层沉积物污染特征研究

以环太湖31条主要河流入出湖口的表层沉积物为对象,分析了太湖流域4个区内河流入出湖口表层沉积物的总氮(TN),总磷(TP)和总有机质(TOM)的含量。结果表明:第2区和第3区的TN、TP和TOM的含量较高;第1区和第4区的较低。各区沉积物中TN,TP和TOM的平均含量由高到低依次为:TN—第2区>第3区>第4区>第1区;TP--第2区>第3区>第4区>第1区;TOM—第2区>第4区>第1区>第3区;磷形态中铁铝磷(Fe/Al-P)活性较高,Fe/Al-P—第2区>第4区>第3区>第1区;综合氮磷指标,对太湖重度污染区(太湖的北—西北—西部分)水体富营养化影响最大的入湖河道:太滆运河、百渎港、陈东港、漕桥河、直湖港、武进港、官渎港、小溪港、殷村港、洪巷港、茭渎港和乌溪港。以上河流沉积物TN、TP含量均较高(TN>1000mg/kg、TP>500mg/kg)。

辐流式沉淀池出口位置优化数值模拟研究

数值求解MIXTURE多相流模型,辅以Realizable K-ε湍流模型封闭时均流方程,研究了不同的出口位置对辐流式沉淀池水力特性的影响。自由水面的捕捉采用VOF(Volume of Fluid)方法,速度与压力耦合求解时使用压力隐式算子分裂(PISO)算法。模拟结果表明:改变出口位置对辐流式沉淀池内的流线分布和流速场影响很小,但对出口污泥SS值影响较大,随着出水口从外墙向进口方向移动,出口污泥SS值先减小,然后又逐渐增大,当出水口距离外墙长度为1.5m时,出口污泥SS值达到最小,有效地提高了沉淀池的运行效率。研究结果对辐流式沉淀池的工程设计具有一定的参考价值。

试析荆江四口建闸控制对江湖冲淤的影响

应用一维悬移质数学模型 ,对三峡工程建成后长江中下游干流和洞庭湖区冲淤变化进行了联合计算 ,在此基础上研究了荆江松滋口和藕池口的建闸调度方案对江湖冲淤和三口分流分沙的影响。结果表明 :建闸控制后 ,三口分流分沙量减少 ;松滋口减幅最大 ;长江干流河道冲淤变化较小 ;松滋口分流道淤积 。

浑水异重流孔口出流泄沙规律

对垂直壁孔口和底孔出流的室内试验资料,以及三门峡水库、官厅水库的现场异重流孔口泄沙资料进行分析,得到出流含沙量与孔口高度和泄出层厚度的经验关系曲线。此关系曲线可用于估算在一定条件(孔口流量、异重流含沙量、孔口高度)下的出口含沙量。最后分析了孔口距底高度对浑水异重流孔口出流的影响,提出设计多沙河流上水库浑水异重流孔口泄沙的孔口位置时应注意的要点。

分流比对内嵌小锥式固液旋流器性能的影响

基于Fluent数值模拟,借助内嵌小锥式固液旋流器研究了分流比对旋流器分离效率、内部流场和压力特性的影响规律,结果显示:综合效率随着分流比的增加呈现先增大后减小的趋势,其中30%为最佳分流比,此时综合效率最高且质量效率和简化效率都在90%以上;研究还发现,切向速度、轴向速度和径向速度均呈增加趋势,其中轴向速度受分流比影响程度最大。

改善斜管沉淀池沉淀效果的工程措施

介绍了布水及出水均匀性对斜管沉淀池沉淀效果的影响 ,提出了选择最有利的集水方式的理论依据 ,得出了淹没孔口集水最有利于均匀出水的结论。并介绍了已在实际工程中应用的改善沉淀效果的工程措施。

襄樊电厂二期工程取排水河段动床物理模型试验研究

襄樊电厂一、二期工程均以汉江为水源,采用直流供水方式,排水入汉江。本文建立了电厂取、排水口河段动床实体模型,考虑了在建的南水北调工程和拟建的崔家营航电工程对该河段的河床演变和水流泥沙运动影响,从三维空间角度详细研究了取、排水河段水流泥沙运动及河道冲淤演变趋势、取水口附近底沙运动情况、取水安全可靠性等问题,并提出了稳定取、排水口附近河岸及保证取水可靠的建议性措施。

广东台山电厂二维潮流泥沙数学模型研究

运用建立的广东台山电厂二维潮流泥沙数学模型,在经过实测资料验证的基础上,研究了台山电厂不同取排水工况条件对电厂工程海域的海床地形演变以及电厂航道、港池的泥沙冲淤的影响,计算结果可以为台山电厂二期扩建工程的环境评价和工程优化提供技术支撑。

改善斜管沉淀池沉淀效果的工程措施

本文总结了作者多年工程设计经验,介绍了布水及出水均匀性对斜管沉淀池沉淀效果的影响。提出了选择最有利的集水方式的理论依据,得出了淹没孔口集水最有利于均匀出水的结论,并介绍了已在实际工程中应用的改善沉淀效果的工程措施。

三峡工程运行对洞庭湖与荆江三口关系的影响分析

三峡水库于2003年6月1日正式开始蓄水,其防洪、发电、航运等综合效益日益明显。根据水文泥沙观测资料,采用BP(Back Propagation)神经网络、变差系数法、双累积曲线法等方法分析三峡工程的运行对洞庭湖与荆江三口关系的影响,结果表明:(1)从年际和年代际尺度上看,长江上游降水量减少和三峡工程建设等人类活动是影响洞庭湖水沙变异的主要因素;(2)长江中下游荆江三口分流分沙锐减,并呈现三口口门趋于淤积,藕池河和虎渡河逐渐走向衰亡;(3)从洞庭湖泥沙沉积量过程线来看,2003—2010年洞庭湖的累计泥沙淤积量仅为2301×104t,比多年平均值减少95.6%;(4)运用BP神经网络对洞庭湖出湖水量和沙量进行模拟,结果显示模拟精度满足洞庭湖出湖水沙预测的需要。