北京城市副中心防洪风险研究

北京城市副中心规划防洪标准为100a一遇,其流域上游规划2座中型水库、50余处蓄滞洪区尚未建成,副中心周边防洪工程距离规划标准差距较大,导致副中心防洪安全难以保障。针对副中心来自上游的外来洪水压力大、区内防洪工程不达标等问题,采用一维、二维数学模型,分别对区域洪水风险、穿越副中心的北运河漫溢造成的淹没风险,以及副中心周边三条干流河道堤防不达标造成的防洪风险进行模拟计算和具体分析。结果表明:流域上游洪水不经有效拦蓄下泄后,将导致北运河干流100a一遇洪峰流量增加33%;同时,副中心周边三条河道均存在堤防安全风险。其中北运河发生100a一遇洪水时,即使区内宋庄蓄滞洪区建成启用,仍将有2 590万m~3洪水从3 km无堤段漫溢,并淹没副中心核心区0.2～2 m深。风险研究结果还表明,一旦近期通州境内宋庄蓄滞洪区、温潮减河分洪道等规划工程建成后,将有效降低城市副中心的部分防洪风险。研究成果对保障副中心防洪安全的规划工程实施安排及防汛抢险安排具有重要指导意义。     

基于云模型的汾河水库健康评价

针对多沙河流水库健康的内涵,构建包含水库结构安全、上下游河段健康、社会服务效益和区域生态系统四个方面的汾河水库健康评价指标体系,建立基于层次分析法、云模型和加权平均法的模糊综合评价模型对其进行健康评价。结果表明汾河水库处于健康状态,但其健康值偏低,存在健康下滑趋势,主要体现在水库泥沙淤积严重、径流调节能力减弱等方面。可见,泥沙淤积对多沙河流水库的安全运行带来了多方面的影响,进而影响到了其健康状况,解决泥沙问题已经成为汾河水库运行与管理的迫切需要。     

基于LBM伪势模型下的三维大密度液滴撞击壁面数值研究

伪势多相MRT-LBM(多重松弛时间格子玻尔兹曼方法)模型由于理论简单,自动形成两相界面等特点,被大量应用于多相流中的液滴撞击以及气液相变等数值模拟问题。该文基于二维和三维大密度伪势MRT-LBM模型,研究了三维条件下的单液滴和连续双液滴撞击壁面过程。结果表明:三维MRT-LBM能很好地实现对单液低撞击过程的模拟,且能精确地捕捉不同润湿特性下的撞击过程。该模型在液滴碰撞的模拟中与实验结果吻合程度较高,较高的液滴雷诺数与亲水程度有利于液滴在壁面上的铺展。     

乌东德水电站水工闸门动力安全评价

乌东德水电站泄洪洞工作闸门为弧型闸门,具有孔口尺寸大、水头高、流速大、局部开启运行的特点,研究闸门在流激振动下的动力特性具有重要意义。运用数值模型和物理模型相结合的方法进行了仿真模拟和试验研究,综合评估了闸门的流激振动安全性。结果表明：两种模型得到的7阶以内闸门自振频率较为接近,且振型相同,相互验证了彼此的可靠性;物理模型试验应力结果与数值计算结果较为接近,闸门支臂和横梁等主要构件的动静叠加应力不超过157 MPa,闸门下支臂与支铰连接部位腹板处测点应力较大,但未超过局部承压容许应力值。     

竖缝式鱼道休息池流态改善研究

休息池可为洄游鱼类上溯提供休憩场所,其流态特征是否合理将直接影响鱼类上溯效率。基于池室主流居中设计准则,通过建立三维数值模型,对竖缝式鱼道休息池进行体型优化工作,分析了增设整流板、调整整流板长度与宽度等措施对休息池内流态的影响规律。研究结果表明:增设整流板长度可有效改善休息池内主流贴壁流态,而整流板宽度调整对休息池内流态影响不大;增设整流板优化措施对休息池的紊动能影响甚微。在此基础上,发现同时增加导板与整流板长度至0.6 m为推荐优化方案。     

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。     

甬江感潮河流上下游码头群对河道行洪的联合影响

为分析甬江上下游码头群对河道行洪的联合影响,基于Delft3D数学模型开展了典型潮洪条件下甬江上下游不同码头群对河道水流特性的影响研究,结果表明:单段码头群位置距河口越远,或码头分布越密集,引起的水位壅高程度越大;在不同码头群共同产生壅水影响的区域,全河段码头群引起的河道洪水位变化比各码头群单独影响时增大,在不同码头群产生水位壅高和降低影响的河段,全河段码头群作用下水位影响部分相抵,但由于降低幅度小于壅高幅度,河道洪水位变化仍呈增大状态;码头群工程局部流速减少区域和外侧河道流速增加区域均呈带状分布,全河段码头群联合作用加剧了单段码头群引起的河道流速的变化且流速减小程度较流速增加程度大。     

宽浅式渠道水内冰演变数值模拟研究

针对我国西北高纬度地区宽浅式渠道无法通过结冰盖输水的问题,以新疆北疆长距离输水渠道为依托,开展宽浅式渠道水内冰演变输移规律研究,通过构建一维冰水二相流输水模型,分析冰期渠道水内冰时空分布规律,利用部分渠段单日实测资料验证模型的可靠性,最终对全渠段冬季冰期进行模拟,揭示渠道水内冰生成的初始时间及位置,并计算得出水内冰浓度沿时空变化规律,研究成果对保证渠道冬季安全输水具有一定的借鉴意义。