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。     

高地温条件下深埋隧洞围岩温度—应力分析及施工对策

以位于西昆仑山区的齐热哈塔尔水电站引水发电隧洞高地温洞段为例,初步分析了工程区隧洞高地温洞段大地热流背景及其形成机理,针对隧洞围岩的高地温分布特征,建立典型高地温洞段地质模型,利用有限元软件模拟隧洞施工贯通通水后的围岩岩体温度场,并由此来推断热应力对于围岩稳定性的影响。结果表明,围岩温度90℃以上、空气温度50℃以上的高地温洞段,内外温差大于10℃(里低外高),若采用无衬砌和一次支护方案对高地温洞段围岩进行支护,该洞段内大部分区域的最大主拉应力将超过C25混凝土的抗拉强度,易产生整体拉裂破坏;若采用钢筋混凝土衬砌结构方案,则可以通过增加衬砌结构的配筋量来降低其最大主应力值,此时隧洞围岩及衬砌结构均未出现整体拉裂破坏。研究成果能够为保证该高地温隧洞的安全运行提供可靠的设计依据。     

50年来辽宁省不同等级舒适日数演变及空间区划分析

根据1964—2015年辽宁省23个气象站点的逐日平均气温、相对湿度及平均风速资料,采用人体舒适度指数法计算人体舒适度指数,在季尺度上分析辽宁省不同等级舒适日数演变情况及典型旅游城市最佳旅游期;运用旋转经验正交函数分解法(REOF),分析人体舒适度指数季尺度空间变化特征,并应用ArcGIS软件进行舒适区域划分。结果表明:①辽宁省多年平均冷不舒适日数呈降低趋势,舒适日数呈增加趋势,热不舒适日数也呈微弱增加趋势;舒适程度夏季＞秋季＞春季＞冬季;②除冬季外5座典型旅游城市均适宜旅游,夏季为最佳旅游期;其中,沈阳、本溪更适宜春季旅游,大连更适宜秋季旅游。③辽宁省四季舒适度变化情况可大致划分为辽西、辽中、辽东三个区域,具体划分情况随季节有相应变化,总体舒适度由辽宁东部向西部逐渐递减。     

Longitudinal and temporal water temperature patterns in the Yangtze River and its influence on spawning of the Chinese sturgeon (Acipenser sinensis Gray 1835)

In this study, water temperature longitudinal and temporal patterns were investigated in four locations of the Yangtze River to identify their influence on spawning of the Chinese sturgeon (Acipenser sinensis Gray 1835). The results showed that, historically (1960–1980), the four locations, Pingshan (PS, 2,687 river kilometres [rkm]), Yichang (YC, 1,640 rkm), Chenglingji (CLJ, 1,265 rkm), and Hukou (HK, 805 rkm), all had similar average annual water temperatures (around 18.0 °C) but very different amplitudes: The upper two locations, PS (11.4–23.2 °C) and YC (9.1–25.9 °C), were relatively stable and had smaller amplitude than the lower two ones, CLJ (6.0–30.0 °C) and HK (5.9–30.8 °C). On the basis of the physiological effects for Chinese sturgeon, we defined three water temperature ranges: stressing (>23 °C), holding (23–20 °C), and spawning (20–16 °C). We found that the upper two locations with successful spawning of the Chinese sturgeon (PS and YC) had short or no stressing period but long holding and spawning periods. Currently (2013–2016), the impoundment of the Three Gorges Reservoir increases the time for water temperature decreasing to 20 °C at the current spawning ground (YC) in autumn, which increases the stressing and holding periods, and has significant negative impact on the spawning of Chinese sturgeon. Nonetheless, considering the very high stressing temperature and the short duration of the holding and spawning periods at CLJ and HK, we propose that YC is still the most suitable spawning location for the Chinese sturgeon.     

Estimating discharge in gravel‐bed river using non‐contact ground‐penetrating and surface‐velocity radars

Discharge measurement is a critical task for gravel‐bed channels. Under high‐flow conditions, the elevation of the riverbed changes significantly by intensive torrential flow. The stage–discharge relations commonly used for stream discharge estimation may no longer be adequate. The contact‐type velocity measuring is also subject to measurement errors and/or instrument failures by the high‐flow velocities, driftwood, stumps, and debris. This study developed a new real‐time method to estimate river discharge in gravel‐bed channels. A systematic measuring technology combining ground‐penetrating radar and surface‐velocity radar was employed. The rating curves representing the relations of water surface velocity to the channel cross‐sectional mean velocity and flow area were established. Stream discharge was then deduced from the resulting mean velocity and flow area. The proposed method was examined in a steep gravel‐bed reach of the Cho‐Shui River in central Taiwan. The estimated stream discharge during three flood events were compared to the prediction by using the stage–discharge relation and the index‐velocity method. The proposed method of this study is capable of computing reasonable values of discharge for an entire flood hydrograph, whereas the other two methods tend to produce large extrapolation errors. Moreover, when the computed discharge is used in 2D flood flow simulation, the proposed method demonstrates better performance than the commonly used stage–discharge and index‐velocity methods.     

涵闸工程施工期混凝土温度监测系统与水化热参数反演

针对涵闸工程混凝土温控防裂需要,研制了全自动化数字测温系统。该系统的硬件部分由数字式温度传感器、采集单元、GPRS DTU组成,软件部分包括中心服务器软件和客户端软件。系统实现了GPRS公用无线网络覆盖范围内无人值守、多测点远程测量和数据实时共享,具有体积小、无需布线、运行稳定、精度高等特点。经过实际工程多次应用,系统运行稳定可靠,达到预期性能。基于以上系统的测量数据,结合三维非稳定温度场数值计算,对特定工程的水化热参数进行了反演。规范给出普硅42.5水泥水化热参数为m=0.69,n=0.56;而根据实测数据反演的结果为m=1.85,n=0.79。根据两组参数分别进行了三维温度应力计算,得到完全不同的计算结果,前者温度应力未超标,后者多处超标需要采用温控防裂措施才能保证结构防裂安全。因此对实际工程进行温度监测和水化热参数反演是非常必要的。     

金沙江下段植被NDVI变化趋势及其归因

基于MODIS NDVI数据及标准气象站数据、退耕还林资料,辅以空间统计、叠置分析和趋势分析等方法,研究了金沙江下段植被NDVI时空变化特征及其影响因素,结果表明:从年内来看,金沙江下段植被NDVI变化呈单峰型,3月份为最低值0.55,而9月份为最高值0.75,年际上10年以来植被覆盖总体呈现出增长趋势,且这种增长存在显著的空间异质性;研究区植被覆盖较好,植被NDVI平均值为0.65,海拔3 850m以下植被覆盖随海拔上升而增加,超过3 850m后随海拔升高呈降低趋势;年内植被NDVI受降水量的影响较气温更为明显,对两者均有2个月的滞后期,而年际上植被NDVI则受气温变化的影响较降水量更为突出,且大规模的植被恢复工程对金沙江下段植被覆盖的增加有重要贡献。     

横流环境中两孔热水浮射流数值模拟研究

为了达到热废水排放过程中热水快速稀释的目的,采用Fluent中Realizable k-ε模型基于SIMPLEC算法,研究了热射流过程中,射流孔间距、初始流速对射流流场、温度场的影响规律。研究表明:随着射流孔间距的增大,第1孔射流对第2孔射流影响程度逐渐减弱且第2孔射流的弯曲程度随之增加;射流与横流作用促使反向涡对的产生,加快了热水与环境水体的掺混度,横断面温度场出现"肾形"分布;当相对孔间距相同时,随着射流初始流速的增加,第1、2孔射流温度衰减速率随之增大;射流初始流速相同时,射流孔间距的增加对第1孔射流轴线温度稀释度影响较小,对第2孔射流的轴线温度稀释度影响相对复杂;S/D=2时,增大热射流的初始流速,为本研究中热水快速稀释的最优方案。     

城市雨洪放大效应驱动因子时空演变规律分析

城市雨洪具有复杂的放大效应,引起该现象较直接的原因包括大暴雨的频繁出现、可渗透地表面积的骤减以及排蓄水能力的改变和排水管网的扩张等。以武汉市为例,选择降雨强度、不透水面积比例、排水管道密度作为洪水放大效应的驱动因子进行趋势分析和演变规律分析,计算表明:从20世纪80年代开始,暴雨雨量和历时明显增加;不透水面在20世纪90年代初增加较快;排水管道在1990~2006年间缓慢增长,2007年跳跃式增长。降雨量和历时的增加使城市洪量增大,排水压力随之上升,在一定程度上增加了内涝几率;不透水面积的逐年增多以及水体等天然蓄水区的减少,不但增加了产流量,也使汇流时间更短,且雨水管渠的建设缩短了天然汇流路径,导致城市洪水呈现峰高量大,洪峰提前的放大效应。研究成果可用于城市雨洪放大效应对其驱动因子的定量响应研究,为进一步量化城市内涝风险与驱动因子间的关系提供依据,从而为内涝风险调控措施提供技术支撑。     

水源热泵影响下地下水温度主控因素关联度分析

为研究地下水源热泵长期影响下,地下水温度主控因素的变化特征,选择安阳市第五人民医院为研究区,将地下水温度作为典型的灰色系统进行研究,采用灰色关联度的计算方法进行地下水温度、地下水位埋深、气温、降水量以及回水井水温之间的关联度分析,获取地下水温变化的主控因素。研究结果表明:在不受水源热泵影响时,地下水位埋深是地下水温度的主控因素。在水源热泵影响下,地下水温受气温、降水量、地下水位埋深和回水井水温的共同影响:在垂向上,回水井水温对监测井水温的影响程度随着深度的增大而逐渐降低,地下水温度的主控因素由回水井水温转变为地下水位埋深,在水平方向上,回水井水温对监测井水温的影响程度随着距离的增大而逐渐减小,地下水温度的主控因素由回水井水温转变为气温和地下水位埋深。