弧形闸门是水利工程中重要的挡水、泄水建筑物,虽然弧形闸门被设计成具有足够的刚度来承受设计水压,但泄水过程中水压的脉动可能会使闸门产生较大的振动,进而造成闸门的破坏。结合湍流模型和流体体积方法(volume of fluid,VOF)建立弧形...弧形闸门是水利工程中重要的挡水、泄水建筑物,虽然弧形闸门被设计成具有足够的刚度来承受设计水压,但泄水过程中水压的脉动可能会使闸门产生较大的振动,进而造成闸门的破坏。结合湍流模型和流体体积方法(volume of fluid,VOF)建立弧形闸门泄流三维湍流流场数值模型,数值求解采用稳态计算和瞬态计算两个连续的运算步骤进行,以便更好地确定入口处的流速。分别采用k-ε湍流模型和k-ω湍流模型对闸门周围流场和作用在弧形面板上的流体压力进行计算,结果表明:k-ε湍流模型与壁函数相结合的方法不能捕捉到稳定泄流阶段闸门面板上的压力脉动行为,而k-ω湍流模型结合壁面积分不仅能够得到闸门周围的流场变化,而且能准确计算闸门面板上的脉动压力。基于k-ω湍流模型计算结果,分析下游水位变化对闸门周围流场和脉动压力的影响,闸门面板上压力的脉动主要是由于闸门前的漩涡引起的,压力脉动的优势频率取决于闸孔出流形式,与上下游水位差无关,自由出流时的压力脉动优势频率比淹没出流时的大。展开更多
基于1990-2022年土地利用数据,采用土地利用转移矩阵、地理信息系统(geographic information system,GIS)技术、普通最小二乘模型和时空地理加权回归模型等方法,分析黄河下游地区生态用地的时空演变特征及其驱动机制。结果表明:1990-202...基于1990-2022年土地利用数据,采用土地利用转移矩阵、地理信息系统(geographic information system,GIS)技术、普通最小二乘模型和时空地理加权回归模型等方法,分析黄河下游地区生态用地的时空演变特征及其驱动机制。结果表明:1990-2022年黄河下游地区生态用地非生态化趋势明显,建设用地扩张导致生态用地总量显著减少,内部结构发生明显转换;生态用地空间上呈现“点状扩散-多中心集聚-放射状扩展”的演变特征;社会经济因素和自然因素共同驱动生态用地演变,其中第三产业占比和气温变化的影响持续增强,各驱动因素呈现显著的空间异质性。研究结果为黄河下游地区的生态保护与可持续发展提供了科学依据,并为优化国土空间格局、推动区域生态文明建设提供了重要参考。展开更多
针对干旱区水资源分配不合理的问题,以新疆开都河流域水资源为研究对象,以流域水-能源-生态综合收益最高为目标,建立水资源多目标优化配置模型,采用基于参考点的非支配排序进化算法(reference-point based many-objective,NSGA-Ⅲ)对模...针对干旱区水资源分配不合理的问题,以新疆开都河流域水资源为研究对象,以流域水-能源-生态综合收益最高为目标,建立水资源多目标优化配置模型,采用基于参考点的非支配排序进化算法(reference-point based many-objective,NSGA-Ⅲ)对模型进行求解。针对优化方案选择问题,以经济效益、社会效益和生态效益为准则层构建流域水资源最适配置方案评价指标体系,采用层次分析法对优化结果进行评价分析。结果表明:最适配置方案相较于传统配置方案,水库发电量增加5.83%,农业经济效益减少2.34%,生态效益提高40.08%;当地种植结构需进行适当调整,应增加玉米和西红柿的种植面积,减少小麦、棉花和辣椒的种植面积;博斯腾湖大湖和小湖水位均达到最适生态水位。研究成果可为当地制定水资源配置方案提供决策参考,有重要的理论意义和应用价值。展开更多
为探究农业-城市复合流域汛期初期水质特征并解析其主要元素的来源贡献,以小东江为例,研究汛期初期水质变化及主要指标来源,为区域水污染防治提供科学依据。通过分析水质指标、八大离子及主要微量元素分布特征,结合绝对主成分–多元线...为探究农业-城市复合流域汛期初期水质特征并解析其主要元素的来源贡献,以小东江为例,研究汛期初期水质变化及主要指标来源,为区域水污染防治提供科学依据。通过分析水质指标、八大离子及主要微量元素分布特征,结合绝对主成分–多元线性回归模型(absolute principal component-multiple linear regression,APCS-MLR)和正定矩阵因子分解(positive matrix factorization,PMF)模型解析污染来源。结果表明:汛期初期,小东江水质为Ⅳ类,水质变化呈双重效应。上游支流受农业面源影响,导致TP、AN质量浓度升高,而下游干流受城市生活污水和溢流影响,导致EC、TDS和Cd等增加。汛期初期降雨对下游水质有稀释作用,但上游农业面源污染的加剧导致水质恶化。Se质量浓度高于生活饮用水标准限值(<10μg/L),TDS与Sr、V、Ca2+等指标呈极显著相关性(P<0.001),TP与AN及阴阳离子间存在显著相关性(P<0.01)。APCS-MLR和PMF模型分析结果表明,农业面源污染对TP和AN的贡献率分别为41.42%和42.22%,大气沉降对SO42-的贡献率为60.89%,生活污水对Cl-的贡献率为78.98%。综上,农业面源和下游生活污水是汛期初期小东江的主要污染来源,亟须加强汛期初期农业面源及下游城市生活污水管理。展开更多
文摘弧形闸门是水利工程中重要的挡水、泄水建筑物,虽然弧形闸门被设计成具有足够的刚度来承受设计水压,但泄水过程中水压的脉动可能会使闸门产生较大的振动,进而造成闸门的破坏。结合湍流模型和流体体积方法(volume of fluid,VOF)建立弧形闸门泄流三维湍流流场数值模型,数值求解采用稳态计算和瞬态计算两个连续的运算步骤进行,以便更好地确定入口处的流速。分别采用k-ε湍流模型和k-ω湍流模型对闸门周围流场和作用在弧形面板上的流体压力进行计算,结果表明:k-ε湍流模型与壁函数相结合的方法不能捕捉到稳定泄流阶段闸门面板上的压力脉动行为,而k-ω湍流模型结合壁面积分不仅能够得到闸门周围的流场变化,而且能准确计算闸门面板上的脉动压力。基于k-ω湍流模型计算结果,分析下游水位变化对闸门周围流场和脉动压力的影响,闸门面板上压力的脉动主要是由于闸门前的漩涡引起的,压力脉动的优势频率取决于闸孔出流形式,与上下游水位差无关,自由出流时的压力脉动优势频率比淹没出流时的大。
文摘基于1990-2022年土地利用数据,采用土地利用转移矩阵、地理信息系统(geographic information system,GIS)技术、普通最小二乘模型和时空地理加权回归模型等方法,分析黄河下游地区生态用地的时空演变特征及其驱动机制。结果表明:1990-2022年黄河下游地区生态用地非生态化趋势明显,建设用地扩张导致生态用地总量显著减少,内部结构发生明显转换;生态用地空间上呈现“点状扩散-多中心集聚-放射状扩展”的演变特征;社会经济因素和自然因素共同驱动生态用地演变,其中第三产业占比和气温变化的影响持续增强,各驱动因素呈现显著的空间异质性。研究结果为黄河下游地区的生态保护与可持续发展提供了科学依据,并为优化国土空间格局、推动区域生态文明建设提供了重要参考。
文摘针对干旱区水资源分配不合理的问题,以新疆开都河流域水资源为研究对象,以流域水-能源-生态综合收益最高为目标,建立水资源多目标优化配置模型,采用基于参考点的非支配排序进化算法(reference-point based many-objective,NSGA-Ⅲ)对模型进行求解。针对优化方案选择问题,以经济效益、社会效益和生态效益为准则层构建流域水资源最适配置方案评价指标体系,采用层次分析法对优化结果进行评价分析。结果表明:最适配置方案相较于传统配置方案,水库发电量增加5.83%,农业经济效益减少2.34%,生态效益提高40.08%;当地种植结构需进行适当调整,应增加玉米和西红柿的种植面积,减少小麦、棉花和辣椒的种植面积;博斯腾湖大湖和小湖水位均达到最适生态水位。研究成果可为当地制定水资源配置方案提供决策参考,有重要的理论意义和应用价值。
文摘为探究农业-城市复合流域汛期初期水质特征并解析其主要元素的来源贡献,以小东江为例,研究汛期初期水质变化及主要指标来源,为区域水污染防治提供科学依据。通过分析水质指标、八大离子及主要微量元素分布特征,结合绝对主成分–多元线性回归模型(absolute principal component-multiple linear regression,APCS-MLR)和正定矩阵因子分解(positive matrix factorization,PMF)模型解析污染来源。结果表明:汛期初期,小东江水质为Ⅳ类,水质变化呈双重效应。上游支流受农业面源影响,导致TP、AN质量浓度升高,而下游干流受城市生活污水和溢流影响,导致EC、TDS和Cd等增加。汛期初期降雨对下游水质有稀释作用,但上游农业面源污染的加剧导致水质恶化。Se质量浓度高于生活饮用水标准限值(<10μg/L),TDS与Sr、V、Ca2+等指标呈极显著相关性(P<0.001),TP与AN及阴阳离子间存在显著相关性(P<0.01)。APCS-MLR和PMF模型分析结果表明,农业面源污染对TP和AN的贡献率分别为41.42%和42.22%,大气沉降对SO42-的贡献率为60.89%,生活污水对Cl-的贡献率为78.98%。综上,农业面源和下游生活污水是汛期初期小东江的主要污染来源,亟须加强汛期初期农业面源及下游城市生活污水管理。
