水系连通工程对近海潮汐水域水动力的影响

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作者 王逸飞 王艳红 +2 位作者 杨啸宇 缴健 丁磊 《人民珠江》 2025年第1期78-87,共10页

潮汐水域是指沿海地区受外海潮汐影响,存在周期性水位及流速变化的河道、湖泊等水体。水系连通工程是采取一系列人工或自然措施连通水系,在河道之间实现水力联系。本研究利用二维水动力数学模型,对龙江河水系连通工程建设前后龙江塘内... 潮汐水域是指沿海地区受外海潮汐影响,存在周期性水位及流速变化的河道、湖泊等水体。水系连通工程是采取一系列人工或自然措施连通水系,在河道之间实现水力联系。本研究利用二维水动力数学模型,对龙江河水系连通工程建设前后龙江塘内水动力情况进行模拟。研究表明,工程前后大部分区域水体流速均小于2 cm/s,部分换水能力较差的区域水体流速小于0.5 cm/s,北湖区水动力条件明显弱于南湖区,旱季及雨季水动力整体相差不大。水体净通量在工程前后基本相似,但工程后水体交换总量远大于工程前。涨潮时刻湖区内及连接段工程后流速明显减小,而落潮时刻湖区内及连接段工程后流速则明显增加。由于工程本身无附加动力,因此工程仅对2个连通工程通道附近水域的水体动力有明显改善,故建议可在两水系连通通道增设泵站,或在部分改善效果较差的区域增设补水点等措施,增加局部水体流动性。 展开更多

关键词 潮汐水域 水系连通 二维水动力数学模型 水动力 水体净通量 水体交换总量

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感潮河段城市湿地水动力模拟及改善方案研究 被引量：3

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作者 丁磊 陈黎明 +1 位作者 王逸飞 缴健 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期35-45,共11页

湿地具有固碳释氧、涵养水源等作用,改善水体交换能力是湿地研究热点之一,但关于潮汐变动水位条件下湿地水体调控措施的探究相对较少。以长江南京段绿水湾湿地为例,建立平面二维水动力模型,开展感潮河段城市湿地水动力模拟及改善方案研... 湿地具有固碳释氧、涵养水源等作用,改善水体交换能力是湿地研究热点之一,但关于潮汐变动水位条件下湿地水体调控措施的探究相对较少。以长江南京段绿水湾湿地为例,建立平面二维水动力模型,开展感潮河段城市湿地水动力模拟及改善方案研究。计算不同水文条件及闸泵调度方案下湿地流场,分析潮位变动对绿水湾湿地水动力的影响,分析不同闸泵调度措施对水体流动性的改善效果。研究表明,闸泵联合调度可使枯季大部分区域水动力明显增强,但仍存在主槽外坑塘等局部滞水区,需通过湿地植被重构的方式提高水体自净能力。对易暴发藻类的4—5月,闸泵联合调度可较好改善绿水湾内上游区域的水动力条件,对于改善效果并不明显的下游区域建议增设补水点,降低水体富营养化风险。本研究可为绿水湾湿地的设计、建设与管理提供科学依据。 展开更多

关键词 城市湿地 二维水动力模型 感潮河段 闸泵调度 生态补水

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变化条件下长江口防洪御潮及供水保障研究进展与展望 被引量：2

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作者 丁磊 褚明华 +5 位作者 朱建荣 潘军宁 俞茜 缴健 王逸飞 窦希萍 《中国水利》 2024年第14期18-26,共9页

近一个世纪以来,全球气候变暖导致海平面持续上升,增加了整个长江口的水深,抬高了潮汐和风暴潮的基础水位,使得河口咸潮入侵,洪水和风暴潮发生的频率和强度增加。同时,由于长江流域水土保持和水库群建设,进入河口的泥沙量锐减,加剧了河... 近一个世纪以来,全球气候变暖导致海平面持续上升,增加了整个长江口的水深,抬高了潮汐和风暴潮的基础水位,使得河口咸潮入侵,洪水和风暴潮发生的频率和强度增加。同时,由于长江流域水土保持和水库群建设,进入河口的泥沙量锐减,加剧了河口咸潮上溯,对区域人群生产生活产生一定影响。从全球气候变暖背景下长江口海平面上升和演变规律、长江口人类活动与气候变化影响下的动力要素变化、河口咸潮入侵时空分布和水盐交换机制及供水安全风险、海平面上升对海堤防洪御潮能力的影响、长江口地区防洪御潮韧性等5个方面总结归纳了现有研究成果,提出未来研究的方向,以期对保障河口地区水资源安全利用和防洪御潮能力提升提供参考。 展开更多

关键词 长江口 咸潮入侵 防洪御潮 供水安全 海平面上升

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感潮河段江滩湿地水体交换模拟与调控措施研究

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作者 丁磊 陈黎明 +2 位作者 王逸飞 缴健 杨啸宇 《水生态学杂志》 CSCD 北大核心 2024年第1期32-41,共10页

保障湿地水体交换能力对完善湿地功能,维持湿地生态系统的健康至关重要。南京绿水湾湿地是长江江滩湿地,具备多种湿地特点,动力条件复杂。以绿水湾湿地为研究对象,通过构建二维水动力―水龄耦合数学模型,模拟了现状和不同闸、泵调控措... 保障湿地水体交换能力对完善湿地功能,维持湿地生态系统的健康至关重要。南京绿水湾湿地是长江江滩湿地,具备多种湿地特点,动力条件复杂。以绿水湾湿地为研究对象,通过构建二维水动力―水龄耦合数学模型,模拟了现状和不同闸、泵调控措施下各区域的水动力特征及水体交换能力。结果表明:现状工况湿地内部水面覆盖率低,水体交换能力差,大部分区域水体交换时间在7 d以上,甚至是14 d以上;建闸后虽然增加了枯季的水面覆盖率,但明显减弱了湿地内水动力,延长了各区域换水周期,换水周期大于14 d的区域明显增多;补水泵站的运用整体上缩短了大部分区域的换水周期,使得水域流速大于0.010 m/s的区域面积明显增加,换水周期大于14 d的区域面积减少。建闸蓄水后,为预防藻类暴发,需控制湿地内水体的换水周期在14 d内,结合各区域水动力和水体交换特点,提出了闸门生态调度、布置净水能力较强的挺水或沉水植物、增设补水点等调度策略。 展开更多

关键词 湿地 数值模拟 水动力 水体交换能力 闸泵调控措施 感潮河段

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长江口2013年和2014年枯季盐水入侵分析 被引量：15

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作者 丁磊 窦希萍 +2 位作者 高祥宇 徐海东 缴健 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2016年第4期47-53,共7页

为研究长江口枯季盐水入侵及北支盐水倒灌特性,于2013年12月及2014年2月两次对长江口南北支分汊口处进行全潮同步水文测验,分析结果表明:受地形地貌因素影响,北支进口盐度比同期南支白茆沙水域的高出一个数量级。水域盐度与径流量大小... 为研究长江口枯季盐水入侵及北支盐水倒灌特性,于2013年12月及2014年2月两次对长江口南北支分汊口处进行全潮同步水文测验,分析结果表明:受地形地貌因素影响,北支进口盐度比同期南支白茆沙水域的高出一个数量级。水域盐度与径流量大小呈负相关关系,与潮差大小呈正相关关系。径流较小、潮差较大时,北支盐水会发生倒灌。由于下泄径流的顶托,迫使倒灌盐水北偏,使得白茆沙北水道盐度大于南水道。风应力对盐水入侵的影响不可忽视,持续的南风会减弱长江口北支的盐水入侵。在枯季条件下,北支倒灌盐水一般沿白茆沙北水道南侧下泄。大潮时倒灌进入南支的盐水在白茆沙水域有一定时间的滞留,使得白茆沙水域盐度往往会在大潮后的中潮期达到最大。 展开更多

关键词 盐水入侵 枯季 北支 风应力 长江口

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长江口水源地取水口盐度对径潮动力的响应 被引量：7

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作者 丁磊 陈黎明 +2 位作者 高祥宇 缴健 胡静 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期14-23,共10页

上海市饮用水的80%来自长江口三大水源地——陈行水库、青草沙水库和东风西沙水库。枯季盐水入侵一直是长江口水源地安全面临的最大威胁。作为河口区域的主要动力,有必要进一步研究径流和潮汐对长江口水源地盐水入侵的影响。通过建立长... 上海市饮用水的80%来自长江口三大水源地——陈行水库、青草沙水库和东风西沙水库。枯季盐水入侵一直是长江口水源地安全面临的最大威胁。作为河口区域的主要动力,有必要进一步研究径流和潮汐对长江口水源地盐水入侵的影响。通过建立长江口平面二维潮流盐度数学模型,对长江口盐水入侵进行模拟,分析了水源地取水口盐度过程与潮位过程的关系,探讨了北支盐水倒灌对水源地的影响。研究结果表明:三大水源地因位置不同,盐度过程线特征也不相同。水源地取水口盐度过程线与潮位过程线的关系可作为受北支倒灌盐水和正面入侵盐水影响程度的重要依据。北支盐水倒灌发生时,东风西沙水库、陈行水库、青草沙水库水源地分别在大潮、中潮及小潮时受倒灌盐水影响最为严重。随着径流增大,水源地受盐水入侵影响的时间会提前,但是盐度则随径流的增大而减弱。 展开更多

关键词 盐水入侵 长江口 水源地 径流 潮汐 北支盐水倒灌

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气动冲沙法辅助小浪底水库调沙的设想 被引量：3

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作者 丁磊 罗勇 +1 位作者 窦希萍 缴健 《人民黄河》 CAS 北大核心 2019年第7期66-71,共6页

针对黄河含沙量大、干流水库不同程度淤积的状况,提出了一种水动力与强人工干预有机结合的泥沙负载提高方法,即通过气动系统使水体中产生气泡,增强水流的紊动强度及垂向流速,提高水流的挟沙、输沙能力.通过水槽试验,对黄河原型沙在气动... 针对黄河含沙量大、干流水库不同程度淤积的状况,提出了一种水动力与强人工干预有机结合的泥沙负载提高方法,即通过气动系统使水体中产生气泡,增强水流的紊动强度及垂向流速,提高水流的挟沙、输沙能力.通过水槽试验,对黄河原型沙在气动装置辅助下的起动与输运进行了研究.结果表明:在一次排气过程中,覆盖于排气孔上方的泥沙中有28%的泥沙得以起动并被水流输送,且其中仅有8%落淤到下游水槽中,20%的泥沙被带出水槽,取得了明显的清淤效果.同时,针对小浪底水库的淤积特点,对将气动冲沙法应用到小浪底水库的可行性进行了分析并提出了初步方案. 展开更多

关键词 水槽试验 泥沙调控 小浪底水库 气动冲沙法

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基于水动力学计算的气泡上升规律研究 被引量：3

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作者 缴健 何生荣 +1 位作者 李玉婷 罗玉峰 《水利信息化》 2011年第3期41-44,共4页

不同直径气泡上升时间与水深之间的关系是气泡浮子法测流的基础。针对静水中气泡上升的加速与匀速过程进行了计算与分析,将气泡上升过程划分为加速与匀速段,基于流体力学原理,求得气泡匀速上升速度与直径之间的关系、加速时间及其高度... 不同直径气泡上升时间与水深之间的关系是气泡浮子法测流的基础。针对静水中气泡上升的加速与匀速过程进行了计算与分析,将气泡上升过程划分为加速与匀速段,基于流体力学原理,求得气泡匀速上升速度与直径之间的关系、加速时间及其高度占总上升过程的比例,以及不同直径气泡冒出时间与水深之间的关系。结果表明,气泡直径在[0.5,2.0]mm区间时最终速度的流态处于过渡区,在(2.0,4.0]mm区间时最终速度的流态处于紊流区,且最终速度随直径增大而增大;加速上升时间及其高度占总过程的比例极小,故可对气泡上升全过程近似做匀速处理;相同水深下,气泡直径越大,冒出时间越短。 展开更多

关键词 浮子测流法 气泡 上升速度 上升规律 水深 水动力学

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基于Copula函数的大通站水沙特征分析 被引量：8

9

作者 黄宇明 缴健 +2 位作者 窦希萍 郭海军 丁磊 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期37-45,共9页

长江口受人类活动影响较为强烈,其水沙序列一致性遭到破坏。以大通站1965—2019年逐月径流量和来沙量资料为基础,采用滑动窗口算法结合Copula理论的方法,研究长江口来水来沙变化特征及丰枯一致性问题,并分析水沙联合分布模型边缘函数选... 长江口受人类活动影响较为强烈,其水沙序列一致性遭到破坏。以大通站1965—2019年逐月径流量和来沙量资料为基础,采用滑动窗口算法结合Copula理论的方法,研究长江口来水来沙变化特征及丰枯一致性问题,并分析水沙联合分布模型边缘函数选取不确定性问题。结果表明:(1)受人类活动的影响,大通站水沙组合在1965—2019年间均呈减少趋势,并且在1979和2000年发生突变,水沙序列1965—1979年和1980—2000年阶段最优函数模型均为Clayton模型,2001—2019年则为Frank模型;(2)大通水文站3个阶段水沙序列同步频率分别是84.52%、84.40%和83.20%,远大于丰枯异步频率,揭示了长江上游来水来沙条件具有较强的一致性;(3)PE3-PE3边缘分布组合的95%置信区间小于PE3-GPD组合,说明采用PE3-PE3组合可以减少函数选取的不确定性。通过探讨大通站来水来沙联合变化特征,可为长江口水域水资源管理、河道整治等工作提供参考。 展开更多

关键词 长江口 大通站 滑动Copula函数 水沙组合 联合分布 不确定性分析

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空气射流动力学特征与冲沙作用试验研究 被引量：2

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作者 沈南北 缴健 +1 位作者 龚政 罗小峰 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2023年第1期56-62,共7页

针对空气射流冲沙方法目前相关理论研究还不够深入的现状,利用水下排气冲击细颗粒床沙,对空气射流的动力学特征与冲沙作用进行水槽试验。在空气射流清水试验中,总结归纳了羽流发展的4个阶段,通过正交试验信噪比分析发现气压是羽流下切... 针对空气射流冲沙方法目前相关理论研究还不够深入的现状,利用水下排气冲击细颗粒床沙,对空气射流的动力学特征与冲沙作用进行水槽试验。在空气射流清水试验中,总结归纳了羽流发展的4个阶段,通过正交试验信噪比分析发现气压是羽流下切长度的主要影响因素,局部紊动强度随空气射流压强的增大而增大,且沿横向迅速衰减。在气动冲沙浑水试验中,总结归纳了冲沙坑的3个发展阶段,通过正交试验信噪比分析确定了影响冲沙效果的显著因素,并利用方差分析建立冲沙效果回归方程,预测值与实测值对比结果表明该方程预测效果较好。 展开更多

关键词 空气射流 气动冲沙 羽流 紊动 局部清淤

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江苏省车轴河感潮河段建闸调水减淤方案优化研究 被引量：3

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作者 周成洋 杨啸宇 +1 位作者 王逸飞 缴健 《人民长江》 北大核心 2023年第7期159-165,共7页

针对感潮河段挡潮闸闸下淤积问题,通过实施挡潮闸调水可以达到减淤目的。为了满足河床不淤和生态环境需水要求,通过构建江苏省连云港市车轴河闸二维水沙数学模型,研究了不同调水方案对于闸下淤积的影响,并进行方案比选。结果表明:保持... 针对感潮河段挡潮闸闸下淤积问题,通过实施挡潮闸调水可以达到减淤目的。为了满足河床不淤和生态环境需水要求,通过构建江苏省连云港市车轴河闸二维水沙数学模型,研究了不同调水方案对于闸下淤积的影响,并进行方案比选。结果表明:保持车轴河河床不淤的日均下泄流量为1.28 m^(3)/s,车轴河生态环境需水量为0.88 m^(3)/s,因此保持车轴河不淤的流量可满足生态流量要求。在洪季水量充足的情况下,可采取全天闸门常开方案,流量为3.0 m^(3)/s时对下游河床的减淤效果提升显著。在枯季水量较少时,可采取在涨急时段开闸方案,流量取8.0~18.0 m^(3)/s,相对落急时段开闸方案,涨急时开闸对闸门稳定的影响较小且减淤范围较大。 展开更多

关键词 挡潮闸 数值模拟 生态环境需水 调水方案 感潮河段

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