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引黄济青明渠段输水控制系统的MIL测试系统设计与实现 被引量:2
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作者 何立新 曹辰宇 +2 位作者 张峥 雷晓辉 李翔 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第1期1-9,58,共10页
针对现有输水工程中闸泵站控制模型测试体系不完善的问题展开探索,旨在进一步提升渠道输水控制模型在不同工况下的准确性和稳定性,以确保输水工程现场的安全与高效运行。将引黄济青工程明渠段作为研究区,将渠道输水控制系统中的控制模... 针对现有输水工程中闸泵站控制模型测试体系不完善的问题展开探索,旨在进一步提升渠道输水控制模型在不同工况下的准确性和稳定性,以确保输水工程现场的安全与高效运行。将引黄济青工程明渠段作为研究区,将渠道输水控制系统中的控制模型作为测试对象,并基于LabVIEW(laboratory virtual instrument engineering workbench)开发系统组态,以水动力模型作为环境仿真模型,搭建模型在环(model-in-the-loop,MIL)测试系统,实现了闭环测试,验证所开发模型在环仿真系统和模型开发阶段对模型进行测试的可行性。本研究为渠道输水工程领域内的控制模型开发与测试工作提供关键的技术支撑,为提升输水工程的运行效率及增强其安全性奠定了坚实的基础。 展开更多
关键词 渠道输水 模型在环(MIL)测试 水动力数值模拟 控制系统 LABVIEW
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基于MIKE21水质与水动力模型的清江流域水质改善措施影响研究 被引量:1
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作者 叶永 陈雪倩 汪旭 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第4期14-19,共6页
为探讨清江长阳县城区段水环境污染物浓度变化情况,基于MIKE21水动力水质耦合模型进行3种水文条件(丰水年、平水年、枯水年)下的水环境模拟研究,采用单因素污染指数评价污染因子NH_(3)-N和TN两个指标,并对不达标场景提出3种排污口污染... 为探讨清江长阳县城区段水环境污染物浓度变化情况,基于MIKE21水动力水质耦合模型进行3种水文条件(丰水年、平水年、枯水年)下的水环境模拟研究,采用单因素污染指数评价污染因子NH_(3)-N和TN两个指标,并对不达标场景提出3种排污口污染物排放改善措施。结果表明:清江城区段水质特征为丰水年污染物含量优于平水年,而枯水年水质最差,NH_(3)-N和TN浓度超标较多,无法由河段的自净能力来降低但通过降低排污口污水浓度后得到明显改善,TN降幅最高可达15%,NH_(3)-N降幅最高达到20%。研究结果有利于更好地了解长阳县城区污水排放对清江水质的影响机理,为清江城区段污染的防治和改善提供参考。 展开更多
关键词 清江流域 水动力与水质模拟 MIKE21 污染物扩散 水质评价
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基于水动力模型的城市水网一体化优化方法及其应用
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作者 王思如 姚轶 +4 位作者 刘米雪 杨大文 顾一成 李传龙 孙金华 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第5期1079-1089,共11页
为实现水灾害防御、水资源保障、水生态修复及水环境提升目标,构建涵盖“涝水位达标率、常水位保证率、生态流速保障率、水质达标率”的城市水网一体化评价指标体系,同时构建考虑多源补水和多变污染环境的水动力-水质数值模型,并基于评... 为实现水灾害防御、水资源保障、水生态修复及水环境提升目标,构建涵盖“涝水位达标率、常水位保证率、生态流速保障率、水质达标率”的城市水网一体化评价指标体系,同时构建考虑多源补水和多变污染环境的水动力-水质数值模型,并基于评价指标体系和数值模型,对水系建设和运行指标进行迭代优化,创新性地考虑水网“建设指标-运行指标”双向反馈机制,整合水网物理指标优化与工程调度方案优化,形成完整的城市水网一体化优化方法,并将其用于雄安新区起步区,提出其水系建设与运行指标及水利工程调度方案。结果表明:优化后的起步区水系在遭遇百年一遇暴雨和“23·7”实测暴雨时,涝水位达标率均达100%,有效保障区域排涝安全;构建的涵盖常态补水、应急抗旱及雨洪净化等多模式联动的动态调控方案,实现常水位、生态流速及水质达标率均达到100%。研究成果验证该方法在提升城市水系韧性、增强生态服务功能方面具有显著效益,为高密度城市群水系统协同治理提供可推广的技术范式,对提升城市水系建设水平和区域生态环境质量具有重要实践价值。 展开更多
关键词 雄安新区 城市水网一体化优化方法 水系建设与运行指标体系 水动力-水质数值模型
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气泡幕水动力特性数值模拟
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作者 赵文彬 黄筱云 +1 位作者 夏波 程永舟 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第4期16-23,30,共9页
为了解浅水条件下气泡幕的作用机制,明确其水动力特征参数,并探究水深、单宽供气量两个因素对特征参数的影响,运用OpenFOAM开展基于双流体模型的气泡幕水动力特性数值模拟研究,并提出了浅水气泡幕垂向流速、水平流速以及气泡幕最大作用... 为了解浅水条件下气泡幕的作用机制,明确其水动力特征参数,并探究水深、单宽供气量两个因素对特征参数的影响,运用OpenFOAM开展基于双流体模型的气泡幕水动力特性数值模拟研究,并提出了浅水气泡幕垂向流速、水平流速以及气泡幕最大作用效率的估算方法。结果表明:在0.5 m水深至0.2倍水深深度的范围内,气泡羽流中心速度沿程保持不变,气泡羽流水平宽度沿程呈线性增长;距气泡幕0.25倍水深处,表层流速最大,水平流厚度最小,随后表层流速沿程线性减小;水平流厚度在0.15倍到0.4倍水深之间。 展开更多
关键词 浅水 气泡幕 水动力特性 数值模拟 OPENFOAM
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引江补汉工程运行对三峡水源区水环境的影响预测
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作者 吴贞晖 王孟 +3 位作者 刘扬扬 吴比 肖洋 张可可 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第2期194-203,共10页
引江补汉工程实施将引起三峡库区水文情势和水质变化。为预测引江补汉工程运行对水源区水环境的影响,构建水源区二维水动力水质模型,分析丰、平、枯、特枯水年情景下水源区水文情势、水动力变化和化学需氧量(COD)、氨氮、总磷浓度时空... 引江补汉工程实施将引起三峡库区水文情势和水质变化。为预测引江补汉工程运行对水源区水环境的影响,构建水源区二维水动力水质模型,分析丰、平、枯、特枯水年情景下水源区水文情势、水动力变化和化学需氧量(COD)、氨氮、总磷浓度时空分布特征,并提出相应的水环境保护措施。结果表明:引江补汉工程实施后,龙潭溪取水口水域水动力条件显著增强,各月流速增幅达0~0.04 m/s;工程实施后取水口水质受引水拖拽作用趋向于主库区,不同典型年下该断面COD、氨氮、总磷年均变化幅度分别介于-2.31%~0.41%、4.18%~8.20%、0.77%~1.82%,非引水时段有发生富营养化风险。研究成果可为引江补汉工程水源区水环境保护与治理提供理论与技术支撑。 展开更多
关键词 引江补汉工程 三峡水源区 水环境影响预测 数值模拟 二维水动力水质模型 水环境保护与治理
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台风“利奇马”对莱州湾水质变化的影响
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作者 杨子仪 杨雪娜 +2 位作者 于晓霞 梁生康 宋德海 《海洋学报》 北大核心 2025年第10期41-54,共14页
在全球变暖的背景下,台风的活动强度呈增加趋势,其伴随的强降雨和强风会在短时间内改变近海动力环境,引发强烈的生态响应。本文基于非结构化有限体积海洋模型(FVCOM)构建三维水动力-水质耦合模型,研究了台风“利奇马”(编号:1909)对莱... 在全球变暖的背景下,台风的活动强度呈增加趋势,其伴随的强降雨和强风会在短时间内改变近海动力环境,引发强烈的生态响应。本文基于非结构化有限体积海洋模型(FVCOM)构建三维水动力-水质耦合模型,研究了台风“利奇马”(编号:1909)对莱州湾余流、盐度和水质变化及营养盐输运的影响,并通过敏感性实验量化了台风期间河流输入和风场对水质的贡献。结果表明,台风过境时,黄河口以南形成一支强西南沿岸流,海湾余流整体呈现西入东出的格局。强降雨过程导致环湾河流径流量和溶解态无机氮(DIN)入海通量急剧增加,黄河口和湾西南岸河口附近表层盐度骤降,DIN质量浓度升高。表层盐度于台风过境后2 d降至最低值25.91,较台风前下降1.57;表层DIN质量浓度于台风过境后8 d升至最高值0.61 mg/L,是台风前的1.51倍。湾口断面通量的计算结果显示,台风期间莱州湾与渤海的DIN交换经历了强入流和强出流两个阶段,共有1.88 kt DIN从莱州湾向渤海输运。其中,河流输入和风场对水质的贡献分别为70.15%和-18.47%,即河流输入是引发海湾水质剧烈变化的关键因素,而台风风场使余流向陆偏转,不利于DIN向渤海输运。本研究强调了台风在调控海湾水质变化中起到的关键作用,为沿海区域的可持续发展和生态环境保护提供科学支持。 展开更多
关键词 台风“利奇马” 莱州湾 营养盐输运 近海水质 数值模拟
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基于改进SPH的水面溢油快速模拟方法
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作者 常维纯 古小龙 +2 位作者 于露 熊至宜 李春漫 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第28期11988-11996,共9页
水面溢油事故对水环境及生态系统造成严重威胁,快速准确地模拟溢油迁移扩散路径对溢油应急响应具有重要意义。提出一种基于背景流场与光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法耦合的泄漏油品迁移扩散路径快速预测... 水面溢油事故对水环境及生态系统造成严重威胁,快速准确地模拟溢油迁移扩散路径对溢油应急响应具有重要意义。提出一种基于背景流场与光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法耦合的泄漏油品迁移扩散路径快速预测方法,模拟不同流速条件下油膜的迁移扩散行为。实验通过设置多种流速条件对油膜的迁移扩散过程进行观察记录,并将实验数据与数值模拟结果进行对比分析。结果表明:随着油膜迁移距离的增加,所提方法能够较为准确地再现油膜的迁移路径、形态演变,模拟结果与实验数据误差较小;随着流速增加,油膜在迁移过程中由圆形逐渐转变为椭圆形并沿流动方向拉长,呈现出显著的方向性。所提出的溢油预测方法具有较高的适用性和可靠性,能快速地得到大尺度复杂水体环境下的溢油迁移路径,为迅速准确地制定油品拦截与污染控制方案提供参考。 展开更多
关键词 水面溢油 光滑粒子流体动力学(SPH)方法 数值模拟 油膜扩散
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华北型煤田封闭采区地下水回升渗流特征与水质演化规律
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作者 尹会永 孙德辉 +5 位作者 董方营 王凡华 张历峰 吴焘 刘超 曾一凡 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第7期177-190,共14页
【背景】煤矿采区封闭诱发的地下水回升过程所伴生的渗流场演变与水质演化,对矿井水害防控、水资源循环利用具有重要影响,系统揭示其渗流-水化学协同作用机制是推进矿区水系统协同治理与资源化开发的基础科学问题。【方法】以山东枣庄... 【背景】煤矿采区封闭诱发的地下水回升过程所伴生的渗流场演变与水质演化,对矿井水害防控、水资源循环利用具有重要影响,系统揭示其渗流-水化学协同作用机制是推进矿区水系统协同治理与资源化开发的基础科学问题。【方法】以山东枣庄滨湖煤矿116封闭采区为工程背景,采用水化学测试、数值模拟、理论计算方法,分析封闭采区内积水回升渗流特征以及离子浓度、矿相演化规律,对地下水回升及水化学演化模式进行表征。【结果与讨论】(1)滨湖煤矿116采区现有积水主要分布于采区西侧,根据封闭前涌水量计算,积水回升灌满整个采区空间预计需要426d。采区封闭后0~90d内,突水点持续涌水,采空区水位快速回升至-450~-250m,封闭后90~360d内,采空区水位回升速度减缓,采空区两侧水位升至-150m,之后水位变化不大,至封闭455d时积水完全灌满采空区,与预计结果基本相符,此时地下水流场基本达到平衡状态。(2)奥灰水与十四灰水在沿裂隙上涌及突水过程中,阳离子交换加速,Na^(+)+K^(+)浓度快速上升,Ca^(2+)、Mg^(2+)显著下降,此阶段钠长石、钾长石及岩盐等矿物相增多,石英、方解石及白云石因溶解或沉淀减少。(3)采空区封闭后,积水回灌过程中水-岩作用持续,但阳离子交换速率减缓,矿物相变化趋势与突水阶段相似但强度减弱,最终形成以高Na^(+)/K^(+)、低Ca^(2+)/Mg^(2+)为特征的水化学平衡体系,整个过程反映了从动态突水扰动到封闭采空区缓慢自平衡的封闭采区积水化学演化模式。研究结果为揭示相似背景下的采空区积水水环境演化规律提供了参考,为封闭矿井地下水资源开发利用提供了理论依据。 展开更多
关键词 煤矿 封闭采区 地下水回升 渗流 水化学特征 水质演化 数值模拟 水资源协同开发
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660MW超超临界锅炉深度调峰低负荷工况水动力计算及分析
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作者 李泽华 谷朋泰 +2 位作者 崇培安 张涛 胡兴胜 《锅炉技术》 北大核心 2025年第5期44-50,共7页
为了研究超超临界660MW燃煤锅炉在深度调峰20%低负荷干态运行工况下水动力安全性问题,通过全炉膛燃烧数值模拟得到炉膛热负荷分布,根据锅炉螺旋水冷壁和垂直水冷壁每根管道的几何结构特性建立了各管路的质量流速计算模型以及温度和吸热... 为了研究超超临界660MW燃煤锅炉在深度调峰20%低负荷干态运行工况下水动力安全性问题,通过全炉膛燃烧数值模拟得到炉膛热负荷分布,根据锅炉螺旋水冷壁和垂直水冷壁每根管道的几何结构特性建立了各管路的质量流速计算模型以及温度和吸热量模型,对某超超临界660MW燃煤锅炉在深度调峰20%低负荷干态运行时不同流量工况下的水冷壁压降、质量流速分布、出口汽温分布以及吸热量分布进行了计算分析。结果表明:在流量401.9t/h、381.6t/h、363.6t/h时,螺旋水冷壁出口汽温最大值分别为317.8℃、336.3℃、369.1℃,垂直水冷壁出口汽温最大值分别为352.9℃、391.1℃、446.2℃。出口汽温呈现在受热面中心线附近高、受热面两边低的趋势。 展开更多
关键词 超超临界锅炉 水冷壁 水动力 数值模拟 吸热量
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基于改进TOPSIS法的平原河网水动力水质补水方案优选
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作者 贺蔚 章雪彤 +4 位作者 何文浩 王龙飞 赵文龙 苏莹 高士强 《水科学进展》 北大核心 2025年第4期707-716,共10页
平原河网水环境备受关注,常采用生态补水来改善。前期已开展较多复杂交汇平原河网的水动力-水质数值模拟研究,有待进一步提出补水优化的定量评价方法。因此,本文以浙江海宁市中心城区河网为研究对象,构建一维水动力-水质耦合模型,模拟了... 平原河网水环境备受关注,常采用生态补水来改善。前期已开展较多复杂交汇平原河网的水动力-水质数值模拟研究,有待进一步提出补水优化的定量评价方法。因此,本文以浙江海宁市中心城区河网为研究对象,构建一维水动力-水质耦合模型,模拟了9种闸泵组合方案的补水效果;提出了耦合AHP-CRITIC-改进TOPSIS方法的综合评价体系,对不同补水方案进行定量优化评价。结果表明,方案6(开启长山河东泵站和硖石市河泵站补水,关闭中间闸,并以麻泾港南闸和袁硖河闸排水)综合效果最佳,生态流速、NH_(3)-N达标率分别达48.1%和94.9%。改进TOPSIS方法可有效降低指标相关性带来的信息冗余,增强方案优选的区分度,方案6相对贴近度最高(0.732),与数值模拟结果一致。所提出的方法有助于提升平原河网补水方案优选的科学性与可靠性,可为流域水环境治理与调控提供参考。 展开更多
关键词 水环境改善 平原河网 综合评价方法 AHP-CRITIC 改进TOPSIS 水动力-水质耦合模型
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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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围填海工程对三门湾纳潮量和水交换的影响 被引量:1
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作者 韩慧慧 高飞 +1 位作者 丁咚 马乐 《海洋地质前沿》 CSCD 北大核心 2024年第5期40-50,共11页
以浙江省三门湾为研究区域,基于MIKE21水动力模型模拟了三门湾及附近海域2000、2009和2019年的水动力特征,分析探讨围填海工程对三门湾纳潮量及水交换能力的影响,计算结果表明:2000、2009和2019年的最大纳潮量分别为5.06×10^(9)、4... 以浙江省三门湾为研究区域,基于MIKE21水动力模型模拟了三门湾及附近海域2000、2009和2019年的水动力特征,分析探讨围填海工程对三门湾纳潮量及水交换能力的影响,计算结果表明:2000、2009和2019年的最大纳潮量分别为5.06×10^(9)、4.95×10^(9)和4.85×10^(9)m^(3),最小纳潮量分别为1.92×10^(9)、1.90×10^(9)和1.80×10^(9)m^(3),平均纳潮量分别为3.55×10^(9)、3.39×10^(9)和3.21×10^(9)m^(3)。围填海工程致使2000—2009、2009—2019年平均纳潮量分别减小了4.51%和5.31%;通过保守物质浓度扩散来定量分析三门湾的水交换能力,得到2000年半交换周期介于21~27 d,2009年半交换周期介于23~29 d,2019年半交换周期介于23~30 d。湾内保守物质浓度减少90%的时间周期分别为2000年58 d,2009年延长了7 d达到65 d,2019年继续延长至69 d。三门湾的围填海工程削弱了湾内的水动力条件和水交换能力,可进一步影响泥沙输运和水质环境。 展开更多
关键词 数值模拟 水动力 三门湾 纳潮量 水交换能力
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基于数值模拟的平原河网水质改善精准化引水方案研究 被引量:2
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作者 张开鑫 吴德安 +2 位作者 李玉明 陈祥舟 程弘宇 《水电能源科学》 北大核心 2024年第10期64-68,共5页
为探究引水工程对杭嘉湖平原河网城镇化地区的水质改善效果,以海宁市洛塘河圩区平原河网水系为例,针对平原河网水系流通性差与河流污染状况,通过MIKE11建立了洛塘河圩区河网水系的水动力水质耦合模型,提出并模拟不同引水方案,分析研究... 为探究引水工程对杭嘉湖平原河网城镇化地区的水质改善效果,以海宁市洛塘河圩区平原河网水系为例,针对平原河网水系流通性差与河流污染状况,通过MIKE11建立了洛塘河圩区河网水系的水动力水质耦合模型,提出并模拟不同引水方案,分析研究其影响机理,对不同方案的引水作用过程及其效果进行综合分析和比较。结果表明,合理选择引水地点和增加引水量对圩区水质改善作用明显,但相同情况下对初始浓度高的月份改善作用较弱;采用引水启停调度方案,短时间高流量间歇性引水,可更经济科学地使河网水质达到设计目标标准。研究结果可为平原河网区域水系综合整治提供参考依据。 展开更多
关键词 平原河网 水质改善 数值模拟 引水工程 优化方案
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城市湖泊随季节变化的生态补水数值模拟研究 被引量:1
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作者 王奕博 郭甜甜 +3 位作者 刘攀 李雨 范杨臻 杨翊辰 《人民长江》 北大核心 2024年第7期44-52,72,共10页
城市湖泊在社会经济发展中发挥着生态系统服务、防汛、景观等重要功能的同时,其水质受到污水排放、下垫面改变和污染物输入的严重威胁。然而,大多数水生态修复措施未考虑降水、排涝等因素的季节变化特征。提出了考虑年内降水分布规律和... 城市湖泊在社会经济发展中发挥着生态系统服务、防汛、景观等重要功能的同时,其水质受到污水排放、下垫面改变和污染物输入的严重威胁。然而,大多数水生态修复措施未考虑降水、排涝等因素的季节变化特征。提出了考虑年内降水分布规律和城市排涝需求的季节变化生态补水方案。以武汉市龙阳湖为研究对象,通过构建二维水动力水质数学模型,模拟生态补水措施实施后湖泊水质状况,从时间和空间两个维度分析水质目标的可达性,得到生态补水推荐方案。结果表明:在Ⅳ类水质的总体目标下,推荐方案的湖泊水质平均达标面积比例和平均达标天数比例均高于80%,效果较好。研究成果可为城市湖泊的生态补水工程措施提供技术支撑。 展开更多
关键词 城市湖泊 生态补水 季节变化 水质 数值模拟 MIKE 21
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南水北调工程对南四湖下级湖水体交换特征影响研究 被引量:4
15
作者 岳俊杰 桑国庆 +1 位作者 张林 刘阳 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2024年第6期72-83,共12页
【目的】南水北调东线工程以南四湖为输水通道,工程运行后南四湖下级湖的流场变化较为复杂。为研究调水工程运行对下级湖及各个分区水体交换特征的影响,【方法】在收集南四湖下级湖地形、降雨、蒸发、风场等资料的基础上,构建了下级湖... 【目的】南水北调东线工程以南四湖为输水通道,工程运行后南四湖下级湖的流场变化较为复杂。为研究调水工程运行对下级湖及各个分区水体交换特征的影响,【方法】在收集南四湖下级湖地形、降雨、蒸发、风场等资料的基础上,构建了下级湖二维水动力和对流扩散模型,并进行了模型率定与验证,选取50 m^(3)/s、2020—2021年度调水期实际流量、设计流量125 m^(3)/s共3种流量工况进行了模拟分析。【结果】模拟结果显示:调水148 d时,3种流量工况下下级湖韩庄站至二级坝水位差分别为0.06 m、0.12 m、0.36 m,韩庄站至二级坝水位比降分别为1.0×10^(-6)、2.1×10^(-6)、6.2×10^(-6),下级湖平均流速分别提高0.15 cm/s、0.54 cm/s、0.87 cm/s,死水区和滞水区面积占比不断减小,湖区水体流动性大幅提升。实际流量工况模拟入下级湖共6.6亿m^(3),出下级湖6.3亿m^(3),其中下级湖旧水体占67%,外调水占33%。【结论】同一流量情况下,下级湖从南至北、从东至西水体更新时间逐渐变长,3种流量工况下下级湖水体更新时间分别为77 d、78 d、53 d。研究结果有助于定量分析调水情况下下级湖水体流动和交换过程,对南水北调东线工程南四湖段调度运行具有一定参考作用。 展开更多
关键词 数值模拟 水动力特征 水体交换 更新时间 流量 南四湖下级湖
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潮流能水轮机流场特性的数值与实验研究 被引量:3
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作者 荆丰梅 王毅 +2 位作者 郭彬 刘杨 李思睿 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期660-667,共8页
通过数值模拟和模型实验相结合的方式,研究水轮机近域的流场特性对其水动力性能的影响,分析远域下不同入流速度和尖速比等因素对尾流场特性的影响。研究结果表明,在设计尖速比下,水轮机能量转换效率的数值模拟结果(0.37)与实验结果(0.36... 通过数值模拟和模型实验相结合的方式,研究水轮机近域的流场特性对其水动力性能的影响,分析远域下不同入流速度和尖速比等因素对尾流场特性的影响。研究结果表明,在设计尖速比下,水轮机能量转换效率的数值模拟结果(0.37)与实验结果(0.36)的误差为0.3%,水轮机阻力系数的数值模拟结果(0.73)与实验结果(0.76)的误差为-4%,验证了数值模拟方法的准确性;水轮机梢部存在明显的三维流动现象,水轮机盘前梢部存在由叶根流向叶梢的径向流速(0.24 m/s),盘后梢部存在由叶梢流向叶根的径向流速(0.14 m/s),该叶片梢部尾流区的“下洗”流速导致水轮机能量转换效率下降;入流速度不会对尾流区轴向速度的恢复产生显著影响;在近尾流区(距离盘面小于5D)随尖速比的增加,尾流区轴向速度恢复呈逐渐降低的趋势,而在距离水轮机盘面超过10D之后,尖速比不会对尾流轴向速度恢复产生明显影响,但尖速比的增加会使梢涡存在时间变短,梢涡破碎的位置更靠近水轮机盘面。 展开更多
关键词 潮流能 数值模拟 模型试验 水轮机 流场特性 粒子图像测速技术(PIV) 水动力特性
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波浪环境下水下航行体高速倾斜出水流体动力与运动特性研究
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作者 李润泽 张庆辉 +3 位作者 汪超 刘勇锋 李卓越 杜鹏 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期616-624,共9页
针对水下航行体跨水空交界面过程,基于CFD方法,结合VOF与DFBI模型,建立了复杂构型航行体穿越波浪环境的高精度数值模拟模型,实现了波浪环境下复杂构型航行体出水过程模拟,完成了造波和跨介质过程的模拟精度验证,得到了航行体出水过程中... 针对水下航行体跨水空交界面过程,基于CFD方法,结合VOF与DFBI模型,建立了复杂构型航行体穿越波浪环境的高精度数值模拟模型,实现了波浪环境下复杂构型航行体出水过程模拟,完成了造波和跨介质过程的模拟精度验证,得到了航行体出水过程中的流体动力和运动特性,获得了波浪相位、运动方式等对航行体的受力和运动特性的影响规律,为跨介质无人航行体设计提供技术支撑。 展开更多
关键词 水下航行体 出水 波浪 数值模拟 流体动力
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面向数字孪生场景的三维水质推演仿真方法 被引量:2
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作者 刘成堃 张航 +2 位作者 靖争 杨星玥 张力 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第8期189-196,共8页
针对现有可视化方法难以直观动态呈现三维水质的推演过程的普遍性问题,研究了三维水质模型计算结果与数字孪生场景的集成模式,提出了面向数字孪生场景的三维水质推演仿真方法,实现了三维水质推演过程的直观、准确、流畅、动态呈现。以... 针对现有可视化方法难以直观动态呈现三维水质的推演过程的普遍性问题,研究了三维水质模型计算结果与数字孪生场景的集成模式,提出了面向数字孪生场景的三维水质推演仿真方法,实现了三维水质推演过程的直观、准确、流畅、动态呈现。以南水北调中线工程丹江口水库2021年秋汛总磷浓度分布推演为例,采用三维水质模型开展复演分析,将分析结果在数字孪生场景中集成,模拟有机污染物的转移和扩散过程。应用结果表明该方法相较于传统二维平面展示方法具有效果更加直观、信息承载更加丰富的优势,可以在数字孪生场景中动态呈现分层水质指标的推演过程。 展开更多
关键词 三维水质 数字孪生 推演仿真 水动力水质模型 南水北调工程 丹江口水库
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基于光滑粒子数值方法的坡面水动力过程模拟研究 被引量:3
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作者 莫诗玙 田丽蓉 顾声龙 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2024年第10期124-136,共13页
【目的】为模拟降雨后在不透水边界层上的坡面流水动力过程,【方法】建立了一种基于浅水方程(SWE)的降雨-径流模型(SWE-SPH-RR)。SWE-SPH-RR模型采用光滑粒子数值方法求解一维浅水方程,该数值方法通过改变流体粒子质量来模拟降雨输入,... 【目的】为模拟降雨后在不透水边界层上的坡面流水动力过程,【方法】建立了一种基于浅水方程(SWE)的降雨-径流模型(SWE-SPH-RR)。SWE-SPH-RR模型采用光滑粒子数值方法求解一维浅水方程,该数值方法通过改变流体粒子质量来模拟降雨输入,采用粒子重构技术实现了无需新的入流粒子来模拟坡面径流过程。利用该模型分别模拟了四个不透水边界层上的降雨-径流案例,分析了不同降雨强度和地形坡度等变量对坡面径流水动力学特性的影响。【结果】结果表明:无论是恒定降雨或非恒定降雨时,模型都能够较好地捕捉坡面上的急流、缓流现象,模拟值与试验值在出口流量或水深等方面具有较好的一致性,平均相对误差均在5%以内。在三种不同坡度组合的地形上施加降雨时,陡坡上产生的径流动量较大,与缓坡上的径流相遇时会在流量图中出现凸起现象,这与试验得到的结果趋势基本一致,说明该模型对于复杂地形和混合流态同样适用,能够准确建模并表现出良好的性能。对于出口流量结果中出现了少数的数值振荡问题,可能需要调整人工粘性项的参数,或是使用其他出流边界,以抑制振荡波的发生。【结论】该模型框架简单,计算结果合理准确,能够较好地模拟不同地形和降雨模式下的坡面流过程,具有一定的可行性和可靠性。 展开更多
关键词 降雨 数值模拟 坡面水动力过程 光滑粒子数值方法(SPH) 浅水方程(SWE) 变质量粒子 粒子重构技术
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新街台格庙矿区首采井田矿井水水化学特征及数值模拟预测 被引量:2
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作者 王旭东 闫祖喻 +5 位作者 唐佳伟 张锁 郭强 刘小庆 陈明聪 李井峰 《中国煤炭》 北大核心 2024年第7期154-163,共10页
基于内蒙古新街台格庙矿区首采井田中地下水和岩石样品取样分析,探讨了矿区充水含水层水化学特征及空间分布规律,并利用地下水模型系统(GMS)软件对矿井水中典型水化学组分进行了预测。研究结果表明,新街台格庙矿区首采井田充水含水层为... 基于内蒙古新街台格庙矿区首采井田中地下水和岩石样品取样分析,探讨了矿区充水含水层水化学特征及空间分布规律,并利用地下水模型系统(GMS)软件对矿井水中典型水化学组分进行了预测。研究结果表明,新街台格庙矿区首采井田充水含水层为直罗组延安组,地下水阳离子以钠离子为主,组分平均含量为906.4 mg/L;阴离子以硫酸根为主,其含量均值为2289.3 mg/L。直罗组延安组砂岩去离子水反应使得pH值增加,逐渐趋于碱性,且离子组分浓度逐渐增大,其中阳离子中增幅较大的为钙离子和钠离子。阴离子中增幅较大的为重碳酸根离子和硫酸根离子,最终水化学类型为SO_(4)·HCO_(3)Ca·Na型。通过模型预测了台格庙矿区首采井田矿井水涌水水质,阳离子包括钾离子、钠离子、钙离子和镁离子,浓度分别为3.2~15.8、385~765、143.6~194.5、30.5~45.5 mg/L;阴离子包括硫酸根离子和氯离子,浓度范围分别为1170~1900、82.07~91.08 mg/L。 展开更多
关键词 地下水数值模拟 矿井水水质 开采扰动 反应动力学 水质预测
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