分层水库不同高程孔口泄流的分层流特性研究

分层型水库中不同高程孔口泄流是否能形成稳定的库内分层流对于水库水质分层泄流调控具有重要意义。针对狭长窄深分层型水库,采用垂向二维水温分层流模型对不同高程孔口泄流条件下的库内分层流进行了模拟,获得了表孔、中孔及底孔泄流所形成的分层流型态特性。初步研究表明:对于稳定分层型水库,各高程孔口泄流基本能在对应孔口吸出厚度层形成较稳定的水温分层流,且吸出厚度在空间分布上相对稳定,受其他水层影响相对较小。该结果为有针对地通过不同高程孔口泄放水库中的劣质水层创造了条件,有望为实现水库水质改善探索新的途径,并为水库多目标综合调度提供科学决策依据。     

不同出流条件下水库出流量推求方法

以各种水库出流形式的水力学特征为基础,以有关水文测验规范和水文资料整编规范为依据,结合多年水文测验和资料整编实践,提出了各种出流条件下的水库出流量推求方法。应用公式推求流量时,一定要弄清出流流态,并处理好流态转换处流量的衔接;在有条件的情况下,各出流量推求公式中的系数均应通过实测流量资料率定,无条件时可采用经验常数。     

热带地区水库水温分层特性研究

为探讨热带地区水库水温分层特征,采用垂向一维水温数学模型对海南省南渡江干流某拟建大型水库开展了水库垂向热分层结构和下泄水温过程研究,并探讨了叠梁门分层取水措施对低温水的改善效果。研究结果表明:①受水库湖泊特性和气候特征影响,海南热带地区水库水温总体也呈现随季节变化的分层结构,在冬季水温趋于同温,夏季水温分层逐渐加强且显著,年内垂向最大温差可达11.8℃,由于海南主汛期为9～10月,汛后水库蓄热能力明显减弱。②水库下泄水温呈现低温水明显、高温水较弱的规律,最大降幅9.7℃,最大升幅仅为1.0℃。③叠梁门分层取水措施的运用,加强了水库垂向分层状态,对低温水的改善效果显著,最大低温水影响降低为2.3℃。     

宝珠寺水库水体动态分层特性研究

本文通过对比试验的方法研究了宝珠寺水库不同季节水体的分层特性，结果显示12月份的水体基本上未表现出物化指标的成层性，由此表明，大型水库的水体分层特性与其库水交换率、入库径流特性及调节性能密切相关，具有动态分层的特性。     

来流变化条件下溪洛渡水库生态调度期水温分层特性研究

为探明来流变化条件下溪洛渡水库生态调度时的水温垂向分布特性,运用水温现场监测和CE-QUAL-W2模型对水温进行数值模拟的研究方法,基于实测地形和水文等数据建立溪洛渡库区的立面二维水温模型,模拟了水库在2021年1月15日—4月30日的水温动态变化过程,重点分析了生态调度期(3—4月)库区的立面二维水温分布规律及不同泄水口高程对下泄水水温的影响。结果表明：溪洛渡水库坝前水温于3月中旬开始出现温差,3月下旬表底最大垂向温差为2.02℃,垂向温度梯度在0.10℃/m以内。4月上旬、下旬水库表底最大垂向温差分别为2.41和2.81℃,垂向温度梯度在0.15℃/m以内。通过比较无叠梁门、1层叠梁门两种泄水运行工况得出,当设置1层叠梁门稳定运行时水库的平均下泄水水温提高了0.13℃。本研究可为溪洛渡水库后续的水温生态调度试验提供科学依据。     

密度线性分层环境下垂直贴壁异重流数值模拟

通过求解雷诺时均N S方程,应用考虑密度的物质输运模型模拟计算了密度分层环境下的垂向二维贴壁射流过程,采用数值模拟方法对异重流的演进过程、头部运动速度进行了研究,并根据计算结果分析了异重流的演进特征以及浮力系数对运动特征值的影响。模拟结果表明数值计算结果与试验结果吻合,说明该数值模型可以比较准确地模拟分层流体环境下异重流的演进过程。     

孔口出流气泡运动特性数值模拟

为了研究连续供气条件下,气泡运动特性与孔口进气速度、孔口直径的关系,对孔口出流气泡在静水中上升运动过程进行了研究,采用OpenFoam开源程序计算得到的静水中气泡上升运动模拟结果与试验结果吻合较好。通过改变孔口进气速度、孔口直径,分析了气泡的脱离时间和脱离直径,对比了初始球型气泡与孔口出流气泡的上升运动差异,提出可将相对速度B用于描述初始气泡终速度与孔口进气速度的关系,并采用不同无量纲参数对气泡运动相对速度进行了预测。结果表明:We数及Re数对气泡运动相对速度B的预测效果较好,气泡初始状态对气泡运动轨迹影响较大。研究成果进一步丰富了气泡运动相关领域的成果,为下一步精细刻画气泡复杂运动开创了思路。     

塔里木灌区引水前后环境流特性变化

基于水文改变指标基本分析方法,筛选建立了环境流评价指标,着重分析了塔里木灌区引水对塔里木河干流阿拉尔和新渠满断面环境流变化的影响。结果表明:在灌区大量引水灌溉前后,干流两个主要水文站的环境流组成分别呈现出不同程度的变化,环境流组成趋于单一化;各水文站的流量事件以枯水流量事件为主;引水对特枯流量事件、高流量脉冲事件和大洪水事件的影响较大。结合环境流指标和生态系统响应关系,制定了面向生态的水资源优化调度方案,为流域生态治理和水量分配提供了参考。     

水库水温分层对浮式取水口前流速分布的影响

由于目前缺乏对浮式取水口前流场变化规律的研究,以分析水库水温分层对取水口前各断面流速分布影响为目标,依据某水库水温资料,采用k-ε紊流模型对浮式取水口前流场进行三维数值模拟,针对水库水温均一和水温分层的两种情况,研究取水口前流速分布,分析水库水温分层对取水口前各断面流速分布的影响。研究结果表明,在浮式取水口附近,水温均一和水温分层的流速分布存在着差异,这种差距随着取水流量和淹没深度的增大而减小。研究成果可为浮式管型取水设施的应用和运行提供技术支持,为取水水温预测提供理论依据。     

静态温度分层水体中点源羽流云团垂向运动规律

为了解水温分层型水库中瞬时点源污染物的运动规律,通过物理试验研究了点源羽流云团在静态温度分层水体中的垂向运动规律。试验结果表明:不同水温结构水体中,羽流云团的运动规律有着显著差异;线性分层水体中,云团沉降时横向扩散受到一定限制;有温跃层存在的水体中,云团会在温跃层位置停滞,由于云团与环境水体密度之间的差异,可能出现Rayleigh-Taylor不稳定或双扩散对流,并出现指状侵入;云团垂向沉速与所受浮力正相关,与云团前锋位置和浮力频率负相关。     

Stability of density stratified flow in the boundary layer

1. INTRODUCTION The influence of vertical density variations o the stability of flow past a flat horizontal wall, is in sense related to the case of centrifugal forces actin on a homogeneous fluid flowing along a curved wal When the arrangement is stable, the densit decreases upward, , whereas it becomes unstabl when the variation in density is reversed. In the cas of flow with stable density stratification, turbulen mixing in the vertical direction is impeded becaus heavier particles must…     

白石水库水环境的主要问题及对策

白石水库水体水质总体上为地表水环境质量标准Ⅲ～Ⅳ类,主要超标污染物为高锰酸盐指数,总氮和总磷。水体污染的主要来源:一是点污染;二是水土流失、农药、化肥所带来的面源污染;三是水库本身底质产生的内源污染。其对策是:①加大点污染的治理力度,实施总量控制;②加强水土保持工作,合理施用农肥;③改革现行污染物排放收费制度等。     

分层水库曝气诱导内波特性及消减分层效果

水温分层是深水型水库水质内源污染的主要诱因。针对现有消减水温分层技术的高能耗问题,尝试利用扬水曝气器的周期性出流作为扰动源,在气水两相流条件下诱导产生内波。基于模型水库水温垂向密度剖面的历时信息,计算水库内波的特征参数,分析内波的特性及其消减水温分层的效果。当曝气量为50~200 L/h、跃温层温度梯度为0.34~0.49℃/cm时,在特定条件下能产生内波,内波的波幅在跃温层浮力频率最小处最大。随曝气时间推移,内波的能量逐渐耗散,波幅逐渐减小,内波有破碎趋势。随曝气量减小,内波的特征参数值的总趋势是先逐渐增大到极值,再逐渐减小。随温度梯度增大,内波周期有减小趋势,波速、波长、波幅则相反。内波特性受温度梯度影响较大。在本中试条件下,相对传统的循环水流混合,内波混合可使消减分层的效率提高25%~60%。     

分层型水库取水水温量纲分析及其影响因素研究

水温分层作为影响库区水生生态系统的重要因素逐渐成为研究热点。影响下泄水温的主要因素包括:坝前水温梯度、取水水头、取水流量、取水口宽度、温跃层厚度、重力加速度等。通过量纲分析法,基于π定理尝试建立了溢流式分层取水下泄水温估算模型。采用SAS 9.3统计软件对实验数据进行了回归分析,提出了下泄水温估算方程,相关系数达到95.6%。研究结果表明,水温梯度项为下泄水温估算的最主要因素,其次为取水水头项,最后为流量项;随着坝前水温温跃层强度增大,下泄水温升高,且强度越大,对下泄水温的影响越显著;下泄水温随取水水头的增加而降低,下泄水温降低幅度明显小于取水水头变幅;当取水流量逐渐增大时,下泄水温逐渐升高,但取水流量大于临界值时,下泄水温转而表现出缓慢下降趋势;在本文研究范围内,估算方程可以用于较好地预测下泄水温,预测结果与实验数据的相关系数为99.4%。     

分层型水库水量水质综合优化调度的研究

本文朱库水温、水质与水库取水建筑物关系基础上，产分层层型水库水量水质综合优化调度数学工以西安市黑河水库为例，进行了求解与计算，结果表明，该数学模型概念清晰，结构合理，计算精度较高，且优化迭代计算速度较快，占计算机内存量小，避免了动态优化中的“维数灾”，可供分层型综合利用水库在规划、设计、管理等阶段水量水质优化调度中使用。     

三峡水库水环境保护的探讨

通过对三峡水库蓄水后水质变化状况的分析,结合水库蓄水后水文特征变化的特点,在对三峡水库污染源来源组成和污染源治理情况进行分析的基础上,进一步探讨分析了库区水环境保护面临的问题;同时,针对三峡水库水环境保护目标,对保护三峡水库水环境的措施进行了分析,从确保三峡水库水环境安全的角度,提出了三峡水库水环境保护尚需继续强化和完善的对策措施。     

花桥水库水温影响预测及分层取水方案探讨

本文以花桥水库为例,根据水温垂向分布,以温差较大的典型月份为例,从下游灌溉作物类型角度分析是否需要分层取水,并得出分层取水的各层取水口高程范围,为工程设计提供科学依据;结合工程布置,简要分析了分层取水后的发电尾水水温对下游水生态环境影响.     

A NONHYDROSTATIC NUMERICAL MODEL FOR DENSITY STRATIFIED FLOW AND ITS APPLICATIONS

A modular numerical model was developed for simulating density-stratified flow in domains with irregular bottom topography. The model was designed for examining interactions between stratified flow and topography, e.g,, tidally driven flow over two-dimensional sills or internal solitary waves propagating over a shoaling bed. The model was based on the non-hydrostatic vorticity-stream function equations for a continuously stratified fluid in a rotating frame. A self-adaptive grid was adopted in the vertical coordinate, the Alternative Direction Implicit （ADI） scheme was used for the time marching equations while the Poisson equation for stream-function was solved based on the Successive Over Relaxation （SOR） iteration with the Chebyshev acceleration. The numerical techniques were described and three applications of the model were presented.