深水水库下泄低温水治理挡水幕布受力研究

挡水幕布是一种提高深水水库下泄低温水温度的结构,其受力研究对工程实施具有至关重要的作用。根据深水水库地形和总体布置,建立挡水幕布数值计算模型,应用FLUENT软件对流场、温度场及幕布受力进行数值模拟,并与模型试验进行对比。研究结果表明:挡水幕布实施后可提高下泄水温,流量越大,流态越不稳定,且幕布背流面负压区偏向电站一侧。距离电站越远、流量越大、过水高度越小,则幕布受力越大,水位变化对幕布受力影响不大,洪水时下放幕布是一种有效减小受力的方法。     

地下水热量运移模拟的BEM-FAM耦合法

基于地下水热量运移的基本原理，本文提出了求解地下水热量运移问题的BEM-FAM耦合法。该方法原理简单，操作方便；不仅可以直接计算出地下水流速度，而且避免了对流扩散方程数值解中的数值弥散和数值振荡，提高了计算精度。应用本文提出的方法对溪洛渡水电站工程地下水热量运移问题进行了模拟，计算结果与地质分析的结论一致，表明该方法是可行的。     

渗流条件下地下水含盐量对基坑坑底冻结温度场影响的数值模拟

地下水含盐量不同会影响土体的热力学性质,探究渗流条件下地下水含盐量对基坑坑底冻结温度场的影响,可为市政地下工程、矿井工程、海底隧道建设等提供科学依据。运用COMSOL水热耦合模块对含盐量不同的地下水基坑坑底冻结温度场发展规律进行研究,通过对比冻结壁的厚度和路径分析得到渗流条件下地下水含盐量对基坑坑底冻结温度场的影响规律。研究结果表明：当地下水含盐量>3%时,渗流对基坑坑底冻结帷幕的形成影响较大,相较于上游,下游区域受到的影响更明显;随着地下水含盐量的增加,积极冻结40 d后冻结帷幕温度逐渐升高,降温速率逐渐减慢,形成的冻结帷幕厚度也逐渐变薄,含盐量越高,冻结效果越差,降温速率越慢。     

南沟门水利枢纽工程下泄低温水对下游洛惠渠灌区影响初探

分层型水库水温的变化主要在垂向,其水温随水深变化可能导致水库放水水温与天然河道水温有较大差异,而低温水灌溉往往会造成农作物减产现象.因而,水温便成为以水库为水源灌区关注的一个重要指标.延安市南沟门水利枢纽工程的主要任务之一是向其下游洛惠渠灌区补水,其建成后水库将会成为水温分层型,必然导致水库运行期间向洛惠渠灌区补水时段下泄水温与天然河道水温有较大差异[1].采用经验法可以预测南沟门水利枢纽向洛惠渠灌区补水时段下泄水温在流经下游河段到达洛惠渠灌区取水口时的恢复程度,据以分析对灌区农作物的影响程度.     

湖泊防渗对地下水水质影响的数值模拟

为研究湖泊防渗对地下水水质的影响,在现场和室内试验的基础上,运用二维包气带溶质运移模型进行防渗对地下水中氨氮污染物的浓度影响的模拟。分析结果表明：当湖水氨氮浓度保持目前的0.14mg/l时,无防渗时,地下水中氨氮平均浓度由0.43mg/l下降到0.23mg/l,有防渗时,则下降至0.29mg/l;当湖水中氨氮污染物浓度为1mg/l,无防渗时,在计算期末地下水中氨氮平均浓度由0.43mg/l上升到0.77mg/l,有防渗时,则上升至0.53mg/l。因此,在湖水水质好于地下水时,湖底防渗将降低地下水环境质量改善的速度;而在湖水水质较差时,湖泊防渗将显著降低地表水污染物向地下水的扩散强度,有利于地下水水质的稳定。     

蒲河流域多情景地表水-地下水联合模拟

以蒲河流域为研究对象,通过构建地表水-地下水耦合模型,模拟多情景下流域径流变化过程,并分析径流减少原因。结果表明,SWAT-MODFLOW模型在该流域适用性较好(R²和NS系数均超过相应阈值);自然条件下的径流年际变化基本与近天然条件下(不考虑人类取用水和下垫面变化)类似,基本呈现丰枯交替的平稳状态;直接人类活动对径流减少的贡献约占83%,强直接人类活动的影响使自然条件下的地表水资源量减少最多;在不同程度人类取用水影响下,7月、8月、9月蒲河水量最多,5月最少;在不同强度人类取用水情况下,毛家河站在75%保证率下的多年平均月径流量最大。     

水库运行对下游河岸潜流带水位-温度影响研究

选取浙江省新安江大坝下游尾水至富春江水库某一河段作为试验场地,实时监测同一河流剖面的河道水位、温度以及河岸水位与温度分布。通过分析侧向潜流交换流量,定量描述侧向潜流交换的空间非均质性和动态特征,刻画河岸潜流带与河道水体水位、温度之间的响应关系。结果表明:本次试验剖面上的侧向潜流交换流量变化范围为-8.36~3.87 m2/s,监测时间段内单位长度上的潜流交换量可达2.49 m2;河岸带侧向潜流区同一剖面不同观测井处的潜流流量呈线性相关,且离河道越远,潜流区水位波动振幅消减越多,响应越滞后,潜流交换流量越小;受水库下泄水流影响,河道水温日波幅很小,河岸含水层具有显著的垂向温度分层。在垂直方向上,冬季浅层河岸温度较低,深层河岸温度较高,夏季则相反,同时浅层温度梯度较大,尤以地面以下0.8~1.7 m范围内温度梯度最大,深层温度梯度小;在水平方向上,离河道越远,受河道入渗水影响越小,温度越高。揭示了水库运行对下游河岸潜流带的影响规律,为河流潜流带生态影响评估提供参考。     

气候变化对黄河流域地表水资源量的影响评估

为深入认识气候变化对黄河上中游地区地表水资源量的影响,以黄河流域花园口以上区域为研究对象,依据近50 a气象水文要素资料,基于流域年尺度的水量平衡与能量平衡原理,构建了基于Buydko水热耦合平衡的区域地表水资源量模拟模型,以年尺度的简化形式描述流域水循环,从宏观视角识别了研究区水资源量对不同降水和气温变化条件的响应规律。结果表明:若降水条件不变,气温每升高1℃,地表径流深减小6.8%;若气温条件保持不变,每增大10%的降水会导致地表径流深增大21.3%。     

地表水地下水的交互作用与耦合模拟

 传统的概念性水文模型存在不能对不同径流成分进行精确模拟和划分的局限性。而分布式水文模型基于其精确的物理基础和产流机制,充分考虑到不同径流成分的水力联系,在对流域进行土壤垂直分层和水平网格划分后可进行地表水、地下水的交互作用分析与耦合模拟。应用李兰教授开发的LL Ⅱ分布式水文模型和GIS技术,以宜昌黄柏河天福庙水库作为典型流域,根据连续日入库径流资料验证模型精度,对该流域的日入库径流过程进行地表水和地下水的连续耦合模拟与预测,取得了较好的模拟预测效果。     

地表水地下水的交互与耦合模拟研究现状与进展

在介绍"四水"转化概念模型的基础上,引出了地表水与地下水之间的联系及相互作用过程,归纳地表水和地下水交互作用研究的基本规律和方法;系统介绍和对比国内外典型地表水与地下水耦合模型的总体结构、特点、适用领域及模型的局限性。对地表水地下水交互作用过程及耦合模拟研究中存在的问题提出看法,认为集成模型应该解决时空尺度整合、参数的不确定性等关键问题,指出综合水循环和水质各组成部分的复杂系统模拟是模型发展的必然趋势,对今后研究工作的发展趋势和研究前景作了探讨。     

寒区隧道保温隔热层研究

寒区隧道保温隔热层的设置是至关重要的一环,对隧道的顺利施工和安全运营起决定性的作用。根据传热学相关理论知识,对寒区隧道的保温隔热层材料导热系数进行推导,得出材料导热系数或保温层厚度的计算方法,并运用公式法和数值分析得到了在相同条件下,保温层设置在隧道里面的保温效果要比设置在隧道衬砌表面好的结论。     

寒冷地区大型输水渠道管理

介绍了北疆某供水工程总干渠、戈壁明渠的病害形式,分析了产生病害的原因,并对窄深式渠道和宽浅式渠道、挖方渠道和填方渠道进行了安全对比,提出了自己对渠道线路选择和设计结构选择的认识,为今后大型渠道线路选择和设计提供借鉴。     

叶尔羌灌区冬小麦生育期SPAC水热传输的模拟研究

本文应用土壤水动力学、微气象学和能量平衡原理，建立了作物生育期土壤-植物-大气连续体(SPAC)的水热迁移和转化模型，并采用全隐式有限差分方法进行离散，通过自动调节计算步长和反复迭代等方法设计了数值模拟程序.运用本模型对新疆叶尔羌河流域地下水均衡场1995年3月～6月冬小麦返青至成熟期的田间水热状况进行了模拟.结果证明，该模型较真实地反映了非冻结期作物生长过程中土壤中的水热状况以及地表和作物蒸散发的动态变化过程，可用于墒情预报以及农田蒸散发的研究。     

裂隙参数对岩体水流-传热温度影响的数值模拟分析

在岩体多场耦合中,裂隙岩体的温度场一直是国内外学者研究的热点问题。基于裂隙岩体概念模型,应用3DEC程序计算不同裂隙参数下岩体的温度场、裂隙出水口水温的变化特征。结果表明:裂隙相同进水温度对岩体温度场影响微弱,进水温度高的裂隙主导岩体温度场,裂隙进水温度对模型达到稳态所需要的时间影响较小;裂隙水流速度越大和开度越大,则岩体相同高度处温度越高;端裂隙水流速度的减小和开度的减小延长了模型达到稳态所需要的时间;由于两条端裂隙的边际效应,使其参数对岩体温度场起主导作用;裂隙水温、流速、开度对岩体温度场影响的大小排序为水温流速开度。     

土壤-植物-大气系统水热传输的研究

近代对水分循环的研究,倾向于将土壤-植物-大气视为物理上的连续体,称之为SPAC系统。本文应用土壤水动力学、微气象学和能量平衡原理,建立了作物生育期SPAC系统的水热迁移和转化模型,并采用全隐式有限差分法进行离散,通过自动调节计算步长和反复迭代等方法设计了数值模拟程序,对冬小麦返青至成熟期的水热状况进行了模拟,结果表明,模型真实地反映了作物生长过程中土壤的水热状况和蒸散发动态过程,可用于田间墒情预报,并制定适宜的灌溉定额。     

冻土区地下水流过程及其与地表水转化关系研究进展

针对地下水流过程及其与地表水转化关系研究中,冻土分布特征及融冻过程对地下水系统的影响机制相关研究较少的问题,通过分析国内外冻土区地下水对河道径流的贡献、地下水流动路径和地下水-热耦合模型的相关文献,对地下水流过程及其与地表水转化研究进行综述,认为:①受土壤中冻土空间异质性的影响,不同冻土区地下水对径流的贡献比例不一致;②利用水化学和同位素示踪剂研究地下水流动路径,有助于冻土区地下水流动系统概念模型的构建,但只能获得定性或半定量的结果;③地下多相流系统的水-热耦合模型可将冻土的变化与其相应的水文响应过程耦合在一起,实现了地下水流过程及其与地表水转化关系的定量刻画,但在实用性方面仍需进一步完善,是未来的主要研究方向。     

上海青浦城区西北片河网引清调水的研究

基于河道水体溶解氧浓度随时间变化的实测数据,得出了上海青浦城区西北片河网在不同季节下的引清调水频率;采用经过实际调水过程验证的数学模型,对7种边引边排工况下的河网内水流运动进行了数值仿真,获得了每种工况下的水流速度场分布。以水流速度场模拟结果为基础,分析了现有水利设施条件下青浦城区西北片河网内水体的流动性,进而提出了为实现河网水体的流动自净功能应打通留水河和进行新的水利设施建设(如配置新的高流量水泵等)的建议。     

寒冷地区碾压混凝土重力坝温控防裂研究

某碾压混凝土重力坝地处寒冷地区,且其施工方式采取通仓浇筑,不分纵缝以及越冬长间歇式的施工方法,增加了该碾压混凝土坝温控和防裂难度。为了对该工程温控措施及效果作深入了解,选取挡水坝段为研究对象,采用3种方案进行三维有限元温控防裂仿真分析。通过3种方案结果的对比,总结出在坝体施工过程中采取保温及通冷却水管的温控措施对改善坝体温度分布、降低温度应力、防止坝体出现裂缝具有重要意义,结果对该工程及类似工程的结构设计和具体施工具有重要的指导意义。更多还原     

北方寒冷缺水地区河流的治理

以霸王河为实例,阐明了北方寒冷及缺水地区河流治理独特的规划设计思路。强调把水资源利用、抗冻设计及如何保证水质安全作为工程设计重点,提出了北方寒冷地区及缺水地区河流的治理思路。     

大型调水工程多河流洪水演进数值模拟研究

 根据大型调水工程总干渠与沿程河流交叉情况、总干渠线路布置及交叉河流洪水过程等特性,建立了多河流二维洪水演进数学模型。并将其应用于模拟某大型调水工程总干渠左侧7条河流300年一遇的洪水演进过程。模拟过程中对坐标变换、网格划分、数值离散、动水边界及干床处理、计算成果可视化等关键技术问题进行了研究,并提出了相应的处理方法。计算分析了与总干渠交叉的各河流洪水演进过程、交叉断面水位变化过程和总干渠左侧洪水水面线等。并对计算成果数据进行了动态可视化处理,生动地显示了洪水演进的全过程。计算的各河流洪水过程和最高洪水位为工程设计提供了科学的参考依据。