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水流作用下桩基局部水沙动力特征数值模拟
1
作者 伍志元 李昂 +3 位作者 蒋昌波 高凯 陈杰 邓斌 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期42-53,共12页
基于VOF方法追踪水气界面,利用不可压缩流体连续方程和运动方程对流体进行描述,通过嵌套网格技术建立三维数值水槽,湍流采用RNG k–ε模型,泥沙运动基于Van Rijn方法。基于验证后的数值水槽模型,开展水流作用下高桩承台结构局部水动力... 基于VOF方法追踪水气界面,利用不可压缩流体连续方程和运动方程对流体进行描述,通过嵌套网格技术建立三维数值水槽,湍流采用RNG k–ε模型,泥沙运动基于Van Rijn方法。基于验证后的数值水槽模型,开展水流作用下高桩承台结构局部水动力和冲刷规律研究,讨论不同来流条件下桩基桩周流场分布、泥沙输运和床面局部冲刷特征。结果表明,桩基冲刷特征受冲刷时间、流速、水位、水流攻角等来流条件的影响,同时也受桩间距的影响。当流速较小时,高桩承台桩基各桩之间相互作用较小,泥沙冲淤形态彼此独立,与单桩冲刷特征相似。流速较大时,前桩对后桩出现较为明显的遮蔽作用,前桩水流涡旋影响后桩,后桩周围流速明显降低,此时泥沙冲刷坑彼此相连构成群桩整体冲刷坑,且在最后排桩桩间形成条状冲刷坑,冲刷深度最大。 展开更多
关键词 桩基结构 高桩承台 局部冲刷 水沙动力
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湖南省水库与干旱情势空间匹配关系研究 被引量：7
2
作者 危润初 李淑雅 +2 位作者 欧阳琦 龙秋波 樊鸣放 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期27-34,共8页
根据湖南省地质、地形等条件,以县域为单元将湖南省划分为9个区域,对省内14000多座各类型水库开展空间统计,分析了水库空间分布规律,并采用SPI-3指数法计算得到4-9月重旱及以上干旱频率的空间分布,对比研究了水库分布与干旱的空间匹配... 根据湖南省地质、地形等条件,以县域为单元将湖南省划分为9个区域,对省内14000多座各类型水库开展空间统计,分析了水库空间分布规律,并采用SPI-3指数法计算得到4-9月重旱及以上干旱频率的空间分布,对比研究了水库分布与干旱的空间匹配关系。结果表明:湖南省水库分布具有明显的空间分异特征,丘陵区水库数量密度一般要大于山地区,但受大型水库不足的影响,库容密度一般要小于山地区。洞庭湖平原腹地水库密度极低,而外围岗地区则拥有全省最大的水库分布密度。不同分区水库供水能力与人口、耕地的匹配关系也有很大差异。湘东南罗霄-南岭山地区单位面积兴利库容和人均兴利库容最大分别可达54397.32 m^(3)/hm^(2)和3286.53 m^(3),而在湘中南岩溶丘陵区、洞庭湖区等地区则分别不大于3450 m^(3)/hm^(2)和210 m^(3)。湖南省水库的空间分异特征主要受地质、地形等地理条件控制,山地区水库规模大、数量少,而丘陵区水库小、数量多。总体上看,湖南省水库供水能力与干旱的空间分布存在明显的失衡错位,如衡邵盆地不仅年均降雨量少、重旱频率高,而且水库供水能力也处于全省较低水平,再加上岩溶区“保水难”的特性,该区成为省内干旱情势最为严重的地区。 展开更多
关键词 水库分布特征 空间分布 供水能力 干旱情势 匹配关系
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导鱼墩对鱼道进口水力特性及诱鱼效果的影响 被引量：2
3
作者 邓斌 谢颜武 +3 位作者 甘茂辉 瞿超雄 蒋昌波 张家强 《农业工程学报》 北大核心 2025年第6期80-88,共9页
位于电站尾水口附近的鱼道进口,往往受运行工况、进口布置等多方面的影响,使得鱼类难以找到进口并进入鱼道内部。针对以上问题,该研究以某水电工程位于电站尾水口附近的鱼道进口为例,提出在进口附近布置多个导鱼墩,并建立了三维水动力... 位于电站尾水口附近的鱼道进口,往往受运行工况、进口布置等多方面的影响,使得鱼类难以找到进口并进入鱼道内部。针对以上问题,该研究以某水电工程位于电站尾水口附近的鱼道进口为例,提出在进口附近布置多个导鱼墩,并建立了三维水动力数值模型及正态比尺为1∶25的物理模型;在此基础上,设置2种电站机组运行工况、3种导鱼墩间距、2种导鱼墩摆放角度共12种工况开展试验,并设置2种电站机组运行工况下的无导鱼墩情况作为对照,探索导鱼墩对鱼道进口水力特性及诱鱼效果的影响,以期提高鱼类找到进口并进入鱼道内部的可能。试验结果表明,电站尾水口附近的鱼道进口未设置导鱼墩时,2种电站机组运行工况下皆会出现较大的漩涡,这对鱼类的上溯将产生影响;设置导鱼墩后可改善进口附近的水流流态,减弱电站尾水对进口诱鱼水流的影响,使得诱鱼水流易被鱼类识别。导鱼墩背水面形成的小于0.2 m/s的流速区域,为鱼类上溯提供了休息区,以便积蓄力量继续上溯。相比于未设导鱼墩时,设置导鱼墩后平均上溯成功率有所提高,一台电站机组运行工况下提高了11.2~32.5个百分点,两台电站机组运行工况下提高了8.1~35.6个百分点。导鱼墩摆放方式相同,在两台电站机组运行情况下,诱鱼效果较佳。电站机组运行工况相同、角度一定、相对间距为5时诱鱼效果最佳;相对间距一定、角度为60°时,诱鱼效果较佳。该研究结果可为优化电站尾水口附近鱼道进口设计提供重要参考。 展开更多
关键词 渔业 鱼道进口 导鱼墩 水力特性 诱鱼效果
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2007-2015年湖南省水资源安全状态与短板要素甄别 被引量：4
4
作者 钟姗姗 刘鹂 《南水北调与水利科技》 CSCD 北大核心 2018年第5期50-56,共7页
根据水资源安全内涵,构建湖南省水资源安全评价指标体系,采用水资源安全综合指数辨识2007-2015年湖南省水资源安全状态;根据短板要素理论,构建湖南省水资源安全评价体系多木桶模型,采用均衡度指标度量各桶片(指标)的长度差异,将指标分... 根据水资源安全内涵,构建湖南省水资源安全评价指标体系,采用水资源安全综合指数辨识2007-2015年湖南省水资源安全状态;根据短板要素理论,构建湖南省水资源安全评价体系多木桶模型,采用均衡度指标度量各桶片(指标)的长度差异,将指标分为优势要素、限制性要素和短板要素,辨识系统短板。从纵向(年际)和横向(指标)比较分析湖南省水资源安全现状与发展趋势。结果表明:(1)湖南省水资源安全系统,2011年为较不安全状态,2015年为较安全状态,其余年份为临界安全状态,2007-2015年间湖南省水资源安全呈现前期形势较为严峻、后期矛盾缓和的特点;(2)绘制湖南省水资源安全短板要素图,甄别出防洪治涝形势严峻、废水及有机污染物排放量较多和工农业及生活用水量较大是当前影响湖南省水资源安全的主要短板要素。 展开更多
关键词 水资源安全 安全状态 短板要素 多木桶结构 湖南省
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极端气候下洞庭湖河水地下水相互作用:以资江洞庭湖河段为例
5
作者 谌宏伟 朱智超 +4 位作者 李正最 喻娓厚 周慧 于莎莎 彭向训 《地学前缘》 北大核心 2025年第2期445-455,共11页
以2022年洞庭湖为研究背景,以资江洞庭湖河段为研究对象,采用水化学和氡同位素联合示踪的方法,探讨洞庭湖区不同季节河水地下水相互作用关系,以揭示极端气候条件下湖区河道水交换的异常变化。1月和8月研究河段河水均为HCO_(3)-Ca型,地... 以2022年洞庭湖为研究背景,以资江洞庭湖河段为研究对象,采用水化学和氡同位素联合示踪的方法,探讨洞庭湖区不同季节河水地下水相互作用关系,以揭示极端气候条件下湖区河道水交换的异常变化。1月和8月研究河段河水均为HCO_(3)-Ca型,地下水分别为HCO_(3)-Ca型和HCO_(3)-Ca与HCO_(3)·SO_(4)-Ca型,均主要受岩石溶滤控制,且均表现出河水地下水一定程度混合的特征。1月和8月地下水^(222)Rn浓度平均分别是河水的21和23倍,且两类水体均为1月高于8月。1月和8月河水TDS和Cl^(-)沿程均小幅度起伏变化,地下水中则以与河水总体相近的趋势大幅度波动;1月河水和地下水^(222)Rn浓度沿程为总体先升后降的大幅度波动特征,8月则表现为上半河段变化趋势相反、下半河段趋势相近。综合分析认为:1月和8月研究河段上游和下游一定范围内均为地下水补给河水,中部一定范围内补给减弱;1月和8月地下水补给河水的速率分别为0.39×10^(-4)和0.44×10^(-4) m^(3)/(s·m),补给量分别为1.24和1.39 m^(3)/s。2022年的极端气候导致洞庭湖平原区河水和地下水相互作用关系出现异常,研究河段1月地下水补给河水强度增加,8月由通常的河水补给地下水逆转为地下水补给河水。极端气候不仅影响了洞庭湖平原河道水交换模式和强度,还可能导致河道生态系统的物质循环和能量流动功能出现异常。 展开更多
关键词 水化学 氡同位素 河水 地下水 相互作用 极端气候 洞庭湖
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人工生态礁体群对非平整岛礁孤立波水动力特性影响的试验研究
6
作者 王超 屈科 +2 位作者 王旭 高榕泽 王傲宇 《热带海洋学报》 北大核心 2025年第2期30-38,共9页
珊瑚礁特殊的地貌结构会导致大部分的入射波浪在其礁缘处破碎,从而有效降低礁坪上的波浪强度,起到保护海岸区域的作用。然而,岛礁上日益增多的人类活动,例如吹填珊瑚砂和岸防建设等,不但对岛礁原本脆弱的生态系统构成威胁,并且对岛礁复... 珊瑚礁特殊的地貌结构会导致大部分的入射波浪在其礁缘处破碎,从而有效降低礁坪上的波浪强度,起到保护海岸区域的作用。然而,岛礁上日益增多的人类活动,例如吹填珊瑚砂和岸防建设等,不但对岛礁原本脆弱的生态系统构成威胁,并且对岛礁复杂波浪演变特性产生显著影响。目前,岛礁建设面临促进岛礁生态修复和改善岛礁防浪抗浪特性的双重需要。文章基于物理模型试验,系统研究了人工生态礁体群存在时岛礁孤立波水动力的演变特性,并且分析了波高、水深、礁体开孔直径等因素对孤立波水动力特性的影响。试验结果表明,人工生态礁体群的存在会对岛礁孤立波的传播演变特性产生显著影响。入射波浪与人工生态礁体之间存在复杂的相互作用,礁体的存在会降低入射波浪的反射强度。除此之外,人工礁体内部复杂的涡流场会消耗更多的入射波能量,导致入射波浪在礁坪上的透射系数降低,更好地起到保护海岸的作用。 展开更多
关键词 人工生态礁体群 珊瑚礁 非平整岛礁 孤立波 水动力特性
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非平整礁坪地形对类海啸波岛礁水动力特性影响的数值模拟
7
作者 王超 屈科 +2 位作者 王旭 门佳 陈佳莹 《海洋科学进展》 北大核心 2025年第4期775-786,共12页
广泛分布于热带和亚热带海域的珊瑚礁一般具有非平整的礁坪地形,礁坪地形的变化会显著影响入射波浪在岛礁上的传播演变特性,相关的研究工作鲜有报道。本文基于光滑粒子(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法构建了高分辨率的数值... 广泛分布于热带和亚热带海域的珊瑚礁一般具有非平整的礁坪地形,礁坪地形的变化会显著影响入射波浪在岛礁上的传播演变特性,相关的研究工作鲜有报道。本文基于光滑粒子(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法构建了高分辨率的数值波浪水槽,针对非平整礁坪地形对类海啸波岛礁水动力特性的影响开展了一系列数值计算,系统分析了入射波高、礁坪水深、礁坪地形变化位置、礁坪地形变化高度以及礁缘坡度等因素的影响。数值计算结果表明:SPH方法可以准确模拟类海啸波在非平整礁坪地形上的传播演变过程,礁坪地形高程的增加会显著增强入射波的反射强度;随着入射波高的增大,反射系数也逐渐增大;礁坪水深的增加会逐渐降低入射波的破碎强度、削弱底部摩阻的作用,沿程波高和透射系数逐渐增加;礁坪地形高程增加位置及大小会显著影响入射波的破碎位置和强度;礁缘坡度的变化对非平整礁坪地形条件下类海啸波的传播演变特性影响不显著。 展开更多
关键词 类海啸波 SPH方法 非平整礁坪 地形变化 波浪破碎
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水电站监控系统有功功率调节多目标优化策略
8
作者 鲍海艳 黄运彪 +1 位作者 付亮 陈傲 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第7期724-731,共8页
水电机组参与功率调节出现的功率反调不利于调节品质和电网安全稳定,且自动发电控制(AGC)调节性能与功率反调存在一定的矛盾,因此提出一种兼顾AGC调节性能和功率反调的多目标优化策略.首先进行水电机组功率控制系统反调特性分析,推导机... 水电机组参与功率调节出现的功率反调不利于调节品质和电网安全稳定,且自动发电控制(AGC)调节性能与功率反调存在一定的矛盾,因此提出一种兼顾AGC调节性能和功率反调的多目标优化策略.首先进行水电机组功率控制系统反调特性分析,推导机组本地控制单元(LCU)指令输入到水轮机出力输出的开环传递函数,分析机组功率反调影响因素;然后建立水电机组监控系统功率控制模型,构建了协调水电机组功率反调与AGC调节性能的多目标函数,利用多目标优化算法进行调速器参数及监控系统参数优化,得出水电机组参与功率调节最优运行参数;最后仿真结果表明:皂市水电厂运用优化后参数,减负荷工况调节时间减小近10.0 s,超调量由6.39 MW降为0 MW,反调量降低最大幅度为2.64 MW;增负荷工况响应时间减小5.8 s,调节时间减小近24.0 s,反调量减小近1.30 MW;由此可见采用优化策略所得到的优解,可在保证AGC调节性能满足电网要求的前提下,明显降低功率反调,提高机组有功功率调节品质. 展开更多
关键词 水电站 参数优化 监控系统 功率反调 有功功率 调节品质
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资江尾闾采砂与航道整治工程对航道水流条件影响 被引量：1
9
作者 张诗宇 刘涛 +2 位作者 朱博渊 雷泽文 谢景彧 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第5期209-215,共7页
采砂与航道整治工程联合作用下分汊河段内汊道分流比易发生改变,进而影响航道水流条件,危及通航安全。为研究资江尾闾北支采砂和东支益芦航道整治工程对航道水流条件影响,采用2021年、2023年河道地形与水文资料,构建平面二维水流运动数... 采砂与航道整治工程联合作用下分汊河段内汊道分流比易发生改变,进而影响航道水流条件,危及通航安全。为研究资江尾闾北支采砂和东支益芦航道整治工程对航道水流条件影响,采用2021年、2023年河道地形与水文资料,构建平面二维水流运动数学模型,计算不同地形及水文条件下航道水动力场变化。结果表明:河段水流条件变化较小,采砂后北支航道枯水期水位最大降幅为0.01 m,洪水期流速最大增幅为0.08 m/s,横向流速最大增幅为0.06 m/s,分流比增加1.22%;若益芦航道整治工程实施,北支航道水深普遍降低0.57 m,不影响北支航道正常通航及毛角口处船舶驶入东支。采砂可能造成洪水期采区附近洲滩发生冲刷,建议进行守护。研究成果可为河湖交汇区分汊河段内采砂方案布置提供参考。 展开更多
关键词 资江尾闾 采砂 航道 水动力 数学模型
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基于非静压模型数值模拟与卷积神经网络的滑坡涌浪水动力特性预测 被引量：1
10
作者 王傲宇 屈科 +2 位作者 王旭 高榕泽 门佳 《热带海洋学报》 北大核心 2025年第2期187-195,共9页
海底滑坡作为一种破坏力巨大并且在全世界范围广泛分布的自然灾害,往往会给人类的生命安全产生巨大的威胁。滑坡产生的巨大涌浪会对海洋建筑物造成严重破坏,因此迅速预测和评估海底滑坡所能产生的涌浪大小是防灾减灾工作的关键部分,对... 海底滑坡作为一种破坏力巨大并且在全世界范围广泛分布的自然灾害,往往会给人类的生命安全产生巨大的威胁。滑坡产生的巨大涌浪会对海洋建筑物造成严重破坏,因此迅速预测和评估海底滑坡所能产生的涌浪大小是防灾减灾工作的关键部分,对海洋资源的开发利用以及人民生命财产安全至关重要。文章以非静压模型(non-hydrostatic wave model,NHWAVE)进行了滑坡涌浪的数值模拟,得到了不同滑坡产生涌浪的数据,并以一维卷积神经网络(1-dimensional convolutional neural network,CONV1D)为基础,训练了滑坡产生涌浪的预测模型。该模型使用了不同测点和不同类型的滑坡数据集进行训练,并使用平均绝对误差等评价指标对卷积神经网络的预测结果进行评估。在使用少量数据集的条件下,卷积神经网络能很好地学习到滑坡涌浪的规律,并且对于数据集中不存在的特征也能预测得到不错的结果,具有较好的泛化能力。模型训练好之后,只要实时输入滑坡发生位置自由表面的水位数据,神经网络就能在短时间内预测出未来下游测点涌浪的时程曲线。通过神经网络预测,可以提前对灾害进行评估,从而采取及时有效的应对措施。 展开更多
关键词 海底滑坡 卷积神经网络 时序预测 灾害预警
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气泡幕水动力特性数值模拟
11
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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不同粉碎程度的秸秆还田对红壤理化性质和水流运动特征的影响 被引量：2
12
作者 盛丰 沈新霞 盛鑫斌 《水土保持研究》 北大核心 2025年第2期131-139,共9页
[目的]阐明不同粉碎程度的秸秆还田对红壤理化性质和水流运动特征的影响,为南方红壤区秸秆还田管理提供参考。[方法]通过室内进行的秸秆还田试验研究了不同破碎程度(粉末状、3~5 cm切碎状和30 cm整根状)的玉米和水稻秸秆还田对红壤有机... [目的]阐明不同粉碎程度的秸秆还田对红壤理化性质和水流运动特征的影响,为南方红壤区秸秆还田管理提供参考。[方法]通过室内进行的秸秆还田试验研究了不同破碎程度(粉末状、3~5 cm切碎状和30 cm整根状)的玉米和水稻秸秆还田对红壤有机质和养分含量、团聚体稳定性、容重和水流运动非均匀系数的影响。[结果]3种秸秆还田处理均增大了秸秆还田层和底土层的土壤有机质含量,其中玉米和水稻粉末状秸秆还田处理的还田层土壤有机质含量分别增加了30.84%和41.63%;秸秆还田处理虽有利于增加土壤中氮、磷、钾等营养元素的含量,但玉米和水稻秸秆还田处理在秸秆腐解初期的土壤铵态氮含量分别降低了21.49%和27.83%、土壤速效磷含量分别降低了17.62%和23.29%,因此秸秆还田时需要配施氮肥和磷肥以缓解秸秆腐解初期土壤氮磷元素不足;3种秸秆还田处理均增大了秸秆还田层的土壤团聚体平均重量直径、降低了土壤容重,其中玉米和水稻粉末状秸秆还田处理的土壤团聚体平均重量直径分别增加176.19%和200.95%、土壤容重分别降低7.50%和8.33%;3种秸秆还田处理均增大了灌溉入渗水流运动的非均匀性,其中整根状秸秆还田处理整体和侧面优先流通道弯曲系数分别增大了1.25~2.02倍和5.44~6.05倍。[结论]秸秆的粉碎程度越高,其对还田土壤理化性质的改良越迅速,但同时也增大了土壤水流运动的非均匀性。 展开更多
关键词 红壤 秸秆还田 土壤有机质 土壤养分 土壤结构 优先流
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淹没式人工结构物对孤立波岸礁水动力特性和岸滩爬高影响的数值模拟
13
作者 朱论嘉 屈科 +2 位作者 王旭 王超 李天阔 《海洋学研究》 北大核心 2025年第1期107-121,共15页
全球变暖导致海平面上升,珊瑚礁等自然屏障抵御飓风和海啸等极端灾害的能力减弱,因此需在海岸附近布置海堤或淹没式人工结构物等人工屏障,以有效保护海岸。本文旨在通过数值模拟,探究淹没式人工结构物对孤立波在岸礁上的传播、变形等水... 全球变暖导致海平面上升,珊瑚礁等自然屏障抵御飓风和海啸等极端灾害的能力减弱,因此需在海岸附近布置海堤或淹没式人工结构物等人工屏障,以有效保护海岸。本文旨在通过数值模拟,探究淹没式人工结构物对孤立波在岸礁上的传播、变形等水动力特性的影响。采用非静压模型NHWAVE建立高精度波浪数值水槽,并通过实验数据验证模型,重点分析了入射波高、礁坪水深、人工结构物坡度、人工结构物峰宽及礁前斜坡坡度等因素对孤立波水动力特性的影响。研究表明,淹没式人工结构物会增大波浪反射系数,波浪与水体之间会形成漩涡结构,复杂的流场能有效耗散部分入射波能,从而减缓孤立波的波高和爬高。本文研究结果可为淹没式人工结构物的设计提供参考。 展开更多
关键词 孤立波 数值模拟 岸礁 淹没式人工结构物 非静压模型 水动力特性
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湖南省铁山水库流域降水演变规律
14
作者 蔡锦文 胡国华 顾庆福 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2018年第3期324-327,344,共5页
[目的]分析铁山水库饮用水水源地的降水演变规律,为流域水资源利用以及铁山水库的调度运行提供依据。[方法]运用线性回归、滑动平均、Mann-Kendall检验、累积距平、滑动t检验和小波分析等方法,分析铁山水库饮用水水源地流域1968—2014... [目的]分析铁山水库饮用水水源地的降水演变规律,为流域水资源利用以及铁山水库的调度运行提供依据。[方法]运用线性回归、滑动平均、Mann-Kendall检验、累积距平、滑动t检验和小波分析等方法,分析铁山水库饮用水水源地流域1968—2014年年降水、汛期降水和非汛期降水的演变规律。[结果](1)47a间年降水量、汛期降水量和非汛期降水量均呈现不明显的上升趋势。(2)年降水在1987和2003年发生了显著性突变,汛期降水在1992和2003年发生了显著性突变,非汛期降水未发生显著性突变。(3)年降水和汛期降水存在29a左右的主周期,非汛期降水存在28a左右的主周期,各时期的周期基本一致。[结论]铁山水库各时期的降水演变规律基本一致。 展开更多
关键词 MANN-KENDALL检验 MORLET小波分析 降水 铁山水库
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半潜式浮式风机基础水动力特性及系泊系统张力特性预测
15
作者 李天阔 屈科 +2 位作者 李晓涵 王傲宇 王超 《热带海洋学报》 北大核心 2025年第3期36-47,共12页
全球气候变化导致我国沿海区域极端海况频发,引起海上半潜式浮式风机基础大幅度运动,造成系泊缆出现松弛—张紧现象,严重缩短系泊系统使用寿命,影响风机平台整体作业安全。为实现对系泊系统高效精准且低成本的安全预警,提出了应用全神... 全球气候变化导致我国沿海区域极端海况频发,引起海上半潜式浮式风机基础大幅度运动,造成系泊缆出现松弛—张紧现象,严重缩短系泊系统使用寿命,影响风机平台整体作业安全。为实现对系泊系统高效精准且低成本的安全预警,提出了应用全神经网络根据波浪状况预测系泊缆张力、海上浮式风机基础的运动响应及载荷的方法。先通过数值模拟构建了极端海况条件下波浪高度以及半潜式浮式风机基础载荷和运动响应的数据库,再应用全连接神经网络方法对数据进行学习及预测,结果显示:对系泊缆的张力、风机基础的运动响应和载荷预测精度分别达到99.57%、98.91%和99.79%,证明该方法对系泊系统预测的可行性与可靠性,为海上风机超前安全预警的实际应用提供参考。 展开更多
关键词 半潜浮式平台 系泊系统 全神经网络 深度学习 动态响应
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跨河桥梁阻水比影响及控制指标研究 被引量：1
16
作者 张瑞凯 向洪勇 董亚辰 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第7期25-30,37,共7页
跨河桥梁会对河道水流结构产生一定影响,当阻水作用过大时,可能影响防洪安全及桥梁自身安全,阻水比是反映桥梁阻水影响的重要参数,值得深入研究。通过资料分析、概化计算,分析了不同桥型、不同桥跨及桥墩斜交对阻水比的影响。结果表明,... 跨河桥梁会对河道水流结构产生一定影响,当阻水作用过大时,可能影响防洪安全及桥梁自身安全,阻水比是反映桥梁阻水影响的重要参数,值得深入研究。通过资料分析、概化计算,分析了不同桥型、不同桥跨及桥墩斜交对阻水比的影响。结果表明,拱桥和悬索桥的阻水比较小,斜拉桥次之,连续梁桥相对较大;当桥墩直径相同时,桥墩跨径越大,阻水比越小;当桥墩与水流斜交角度增大时,桥梁阻水比显著增加,建议斜交角度宜控制在5°或10°内。以长江中游武汉河段为例,分别采用一维和二维水流数学模型,模拟计算概化桥梁的壅水影响。结果表明,在设计洪水条件下,当阻水比为2%~20%时,采用一维模型计算得到桥前断面水位壅高值为0.02~0.22 m;采用二维模型计算得到墩前冲高为0.12~0.30 m,桥前断面平均壅高值为0.01~0.14 m,两种模型计算结果存在差异的原因在于模型原理和概化方式的不同。综合壅水计算成果及相关技术标准,建议跨河桥梁阻水比宜控制在5%内,对于高山峡谷、无重要防洪保护对象的河段,经论证对防洪安全影响较小的,阻水比要求可适当放宽。并提出了减小阻水比的措施建议,包括选择阻水比小的桥型,加大桥梁跨径,采用流线型、圆形桥墩,将桥墩轴线顺水流布置等。研究可为桥梁工程设计、洪水影响评价及河道管理提供科学依据与参考。 展开更多
关键词 跨河桥梁 阻水比 壅水影响 控制指标
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MSWEP降水产品对中国大陆沿海区域极端降水模拟的评估及校正
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作者 李江夏 任宁丹 邓志远 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第2期29-39,共11页
基于1979-2020年中国大陆沿海区域96个气象站点降水观测资料,详细评估了MSWEP高分辨率网格化降水产品在中国大陆沿海区域对极端降水的模拟精度。采用Cressman逐步订正法校正MSWEP,分析搜索半径R对校正结果的敏感性,并评估校正后的MSWEP... 基于1979-2020年中国大陆沿海区域96个气象站点降水观测资料,详细评估了MSWEP高分辨率网格化降水产品在中国大陆沿海区域对极端降水的模拟精度。采用Cressman逐步订正法校正MSWEP,分析搜索半径R对校正结果的敏感性,并评估校正后的MSWEP对实际降水的模拟能力。研究表明:MSWEP降水产品对中国大陆沿海区域的日降水量整体上存在低估现象,北方省份精度略优于南方省份,在极端降水时期存在显著低估;在台风暴雨期间整体数据误差较大,且降水量越大,其低估现象越明显;在搜索半径R的敏感性分析中,最优的搜索半径为2.0°,且以校正3次最佳;校正后的MSWEP对降水的模拟能力整体增强,显著提高了极端暴雨的模拟精度。研究成果可为我国沿海地区降水相关研究提供数据支撑,对沿海省份防灾减灾工作提供参考。 展开更多
关键词 降水量 极端降水模拟 MSWEP Cressman逐步订正法 中国沿海区域
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粉煤灰、腐植酸和秸秆复合改良红壤初期的水盐运动特征
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作者 覃超建 盛丰 《农业资源与环境学报》 北大核心 2025年第3期674-682,共9页
为探究粉煤灰、腐植酸和秸秆复合改良红壤初期的水盐运动的特征,本研究采用一维垂直入渗试验探讨了粉煤灰(A:7、14、21 kg·m^(-2))、生化黄腐酸(B:3、6、9 g·kg^(-1))和秸秆(C:0.37、0.56、0.75 kg·m^(-2))不同配施方案... 为探究粉煤灰、腐植酸和秸秆复合改良红壤初期的水盐运动的特征,本研究采用一维垂直入渗试验探讨了粉煤灰(A:7、14、21 kg·m^(-2))、生化黄腐酸(B:3、6、9 g·kg^(-1))和秸秆(C:0.37、0.56、0.75 kg·m^(-2))不同配施方案对复合改良初期土壤中湿润锋运移、地表入渗和盐分分布的影响。结果显示:在复合改良初期,复合改良剂明显降低了湿润锋的迁移速率、地表初始入渗速率和稳定入渗速率,较空白处理分别降低了12.56%~54.33%、23.63%~79.03%和27.82%~82.19%,粉煤灰是引起上述入渗特征指标降低的主导因素(P<0.05);复合改良显著增大了土壤中的盐分含量,在入渗水流作用下,土壤盐分随水流向改良层与底土层交界面快速聚集,土壤表层(0~8 cm)和深层(12~20 cm)的盐分含量较空白处理分别增加1.10~2.55倍和0.98~2.71倍。研究表明,在复合改良初期,土壤的入渗能力、导水能力和排水排盐能力均明显降低,会增大农业灌水和施肥的地面流失量,提高农田土壤盐渍化和环境水体污染的风险。因此,尽管复合改良从长期来看对土壤质量提升有益,但应重视复合改良初期改良剂对土壤的不利影响并调整农田管理方式。 展开更多
关键词 土壤改良初期 复合改良剂 一维垂直入渗 水盐运动 Horton入渗模型
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基于CFD-DEM耦合的水力旋流器水沙运动三维数值模拟 被引量：48
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作者 喻黎明 邹小艳 +3 位作者 谭弘 严为光 陈立志 熊子维 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期126-132,共7页
针对水力旋流器内流场运动复杂、沙粒运动规律难以掌握的问题,运用基于颗粒动力学理论的欧拉-拉格朗日液固多相湍流模型,对水力旋流器内的水沙两相三维流动进行了CFD-DEM耦合数值模拟研究,分析了水力旋流器内单个沙粒的轨迹线、速度和... 针对水力旋流器内流场运动复杂、沙粒运动规律难以掌握的问题,运用基于颗粒动力学理论的欧拉-拉格朗日液固多相湍流模型,对水力旋流器内的水沙两相三维流动进行了CFD-DEM耦合数值模拟研究,分析了水力旋流器内单个沙粒的轨迹线、速度和沙粒群的运动规律、分布特性等。模拟结果表明,沙粒粒径越小,沙粒向下运行的距离越短,越容易从下降流中进入到上升流中,越难以分离。粒径为40μm的沙粒,在圆柱体与圆锥体交界面处出现沙粒峰值,分离效果易受影响,而50μm和60μm沙粒在圆锥体部分出现峰值,具有较好的分离效果。通过跟踪单个沙粒和沙粒群的运动可知,沙粒在圆柱体内主要作圆周运动,进入到圆锥体部分,沙粒既有圆周运动,又有明显的进入沉沙口的直线运动。分析大量沙粒个体和群体运动以及群体分布情况能从微观角度了解水力旋流器的分离效率,是水力旋流器性能研究的有效手段。 展开更多
关键词 水力旋流器 水沙运动 离散元法 计算流体力学 耦合 数值模拟
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基于CFD-DEM耦合的迷宫流道水沙运动数值模拟 被引量：19
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作者 喻黎明 谭弘 +3 位作者 邹小艳 常留红 陈立志 范文波 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期65-71,共7页
基于颗粒动力学理论的欧拉-拉格朗日固液多相湍流模型,针对灌水器迷宫流道内水沙运动进行了CFDDEM耦合数值模拟研究,分析了迷宫流道内流体流场、单个沙粒的轨迹线、速度和沙粒群的运动规律、分布特性等。结果表明:沙粒在流道深度中心面... 基于颗粒动力学理论的欧拉-拉格朗日固液多相湍流模型,针对灌水器迷宫流道内水沙运动进行了CFDDEM耦合数值模拟研究,分析了迷宫流道内流体流场、单个沙粒的轨迹线、速度和沙粒群的运动规律、分布特性等。结果表明:沙粒在流道深度中心面附近分布较多,靠近边壁较少,随着流道深度减小,流道内沙粒的体积浓度成倍上升。流道深度越小,流道深度(Z方向上)水流运动速度越小,随着沙粒Z方向上运动速度增大,沙粒群穿过中心面次数越多,撞击边壁的次数越多,流道深度0.6 mm的撞击边壁次数是1.4 mm的7.01倍,边壁撞击次数的增加使沙粒高频率改变原有运动方向,增加了沙粒之间,沙粒与壁面之间的碰撞,该运动情况降低了沙粒运动速度,减少了动能,不利于沙粒通过迷宫流道,增加了堵塞几率。该方法可分析大量沙粒个体和群体运动,以及群体分布情况,从微观角度了解迷宫流道内沙粒运动,是迷宫流道结构设计的有效手段之一。 展开更多
关键词 滴灌灌水器 迷宫流道 流道深度 耦合 数值模拟
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