三门峡库区水质变异过程及其影响因素分析

三门峡水库是黄河流域上重要的大型综合性水利枢纽,然而由于区域社会经济及农业的快速发展,区域水环境质量以受到严重威胁,通过分析三门峡库区多年年平均水量水质的变化规律发现,区域水质呈逐渐恶化趋势,水体向劣Ⅴ类水转变,其主要污染物质为氨氮;通过分析三门峡库区多年水环境质量系数WQI变化规律发现区域水质呈逐年下降趋势;相关分析表明WQI与水体中氨氮及COD含量显著相关,说明影响区域水环境变化的关键因子为氨氮及COD。     

黄河干流及主要支流水质时空差异性及其变化特征研究

【目的】了解黄河流域水环境状况可为黄河流域生态保护和高质量发展提供依据。【方法】选取黄河干流及主要支流湟水、渭河和汾河12个水质监测断面和4项水质指标pH值、溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))和氨氮(NH_3-N),并利用多元统计方法分析了水质时空差异性及其变化特征,同时引入水污染指数法(WPI)对整体的水环境状况进行评估分析。【结果】黄河干流水质状况最好,湟水和渭河水质状况次之,汾河水质状况最差,且水质指标在空间和时间上均呈显著的差异性;监测断面海东民和桥、渭南潼关吊桥和运城河津大桥的WPI值达到IV类及以上水质标准的频率较高,分别为66.30%、98.91%和78.26%;各监测断面在春季和冬季的水质状况较差,而夏季和秋季水质状况相对较好。各监测断面的WPI值均呈下降趋势,其中海东民和桥、中卫新墩和天水牛背等3个监测断面的下降趋势比较显著;基于WPI指数的时空聚类分析结果与水体污染物浓度的时空分布情况具有一致性,空间上海东民和桥、渭南潼关吊桥和运城河津大桥WPI值的波动性相对较大,时间上1—3月的WPI值波动性相对较大。【结论】黄河干流及主要支流水质状况具有明显的时空差异性,但整体上水环境条件正在逐渐改善。     

明渠非标准断面法测流水位流量关系的率定及影响因素分析

为探究明渠非标准断面法测流的水位流量关系曲线的率定问题,以新疆第三师某团场25处渠道量水断面为研究对象,利用FlowTracker 2手持式声学多普勒流速仪进行了水位流量关系率定工作.根据实测结果,率定了各渠道量水断面的水位流量关系曲线,并对所率定出的曲线进行了符号检验、适线检验和偏离数值检验及误差分析,在此基础上,对流量拟合参数的影响因素进行了分析.结果表明：所率定的25处渠道量水断面中,14处具有稳定的水位流量关系,5处受回水影响、6处受渠道淤积影响为不稳定的水位流量关系;在渠道粗糙系数Ra、边坡系数m及坡降i相同的条件下,流量拟合参数与渠道底宽b总体上呈正相关;在渠道粗糙系数Ra、边坡系数m及底宽b相同的条件下,流量拟合参数与渠道坡降i总体上呈负相关.研究结果可以为灌区自动化量水设备测流准确性的校核提供参考依据.     

尼洋河水质沿程变化特征多元统计分析

【目的】了解尼洋河沿程水质状况,分析丰水期干流水体的主要污染指标,科学合理的说明尼洋河流域饮用水源地的水质对人体健康危害程度。【方法】基于2018年丰水期水质监测数据,运用多元统计方法分析了尼洋河干流上10个断面的水质监测指标,同时依据干流各个监测断面的水体指标检测结果,利用系统聚类分析方法将断面所在河流分为3组,监测断面分组结果与尼洋河流域上、中、下游分布基本一致。【结果】第1组水体以有机污染为主,TP与TN的质量浓度较高,水体污染程度较轻,污染源单一;第2组水体受有机污染与重金属多个指标的污染,水体水质较第1组差,污染来源相对复杂;第3组水体水质污染最为严重且污染指标最多。【结论】分析结果与单因子水质评价结果基本一致,尼洋河干流水质随河流方向有改善的趋势。     

无压均匀流时特殊断面引水隧洞的计算

在苏联水力发电建设总局编制的技术规范(TY-24-108-48)中,一些特殊断面引水隧洞的尺寸,均用它们同隧洞宽度一定的比值来确定.规范中拟定了五种断面型式.这些隧洞都是按照流量模数来计算的.计算时要求编制详细的流量模数K值表并绘制流量模数与隧洞充满度a=h/H的关系曲线(式中h为均匀流水深;H为隧洞断面高度).现有的方法,在根据规定的隧洞断面尺寸,来计算其过流量时比较简单.但是,反过来在根据已知流量计算断面尺寸时则很复杂.下面介绍一种稍简便的方法.无压均匀流隧洞水力计算,可按下列公式进行.     

矿区污染土体有机重构技术与实施——以潼关金矿为例

潼关金矿土壤退化、植被度降低,水土流失严重,采用土体物理重构和土体生物重构两种土体有机重构技术相结合的方式,对潼关金矿污染土体进行整治,探索出以耕作层、净土层与隔离层共同构成的剖面物理构型以及适宜不同污染区域的植被种植方式。     

嘉陵江四川中下游段水质时空变化特征及影响因素分析

使用单因子指数法和内梅罗污染指数法分析2016年～2020年嘉陵江四川段中下游10个自动监测断面的水质状况，并使用Spearman相关系数法进行水质时空变化特征及影响因素分析。结果表明，琼江大安2017年为IV类水质，最大超标因子为TP,超标倍数为1.23;西充河彩虹桥2018年为IV类水质，最大超标因子为NH₃-N,超标倍数为1.60;其余断面均未出现超标。2017年大安断面内梅罗污染指数为1.00,轻度污染，最大污染因子是TP;2018年彩虹桥断面内梅罗污染指数为1.33,轻度污染，最大污染因子是NH₃-N;其余断面均为清洁。西充河彩虹桥断面各年月际内梅罗污染指数呈下降或平稳趋势，琼江大安断面先上升后下降至平稳趋势，嘉陵江沙溪、巴河江陵、渠江团保岭、渠江赛龙、涪江百顷均有平稳或上升趋势。2016年～2020年各年份Spearman相关系数(r_s)为-0.9～0.3,|r_s|≤W_p,各监测断面年际水质变化平稳。     

台阶式溢洪道消能规律

为探讨台阶式溢洪道消能特性及水流的紊乱特性规律,将台阶式溢洪道与对应光滑溢洪道对比研究,通过试验数据计算出台阶式溢洪道消能率、阶顶断面弗劳德数,试算求出对应光滑溢洪道水力参数,用台阶式溢洪道消能率减去对应光滑溢洪道消能率得到相对消能率,光滑溢洪道断面弗劳德数减去对应台阶式溢洪道阶顶断面弗劳德数得到相对弗劳德数.两水力参数反映了台阶式溢洪道相对光滑溢洪道对消杀能量大小及水流紊乱剧烈程度.通过对26.57°,32.01°,33.69°,38.66°,51.3°这5组不同坡度,1.43~6.67 cm台阶高度的21组模型试验研究,探讨了相对消能率和相对弗劳德数之间关系,结果表明相对弗劳德数和相对消能率沿程呈线性关系,相关系数为0.993 7~0.999 5.且相同相对弗劳德数,单宽流量大对应相对消能率也大;台阶高度变化对直线关系影响很小;坡度对直线关系影响复杂,较小坡度同一单宽流量,坡度越大相对消能率越小,坡度较大时同一单宽流量,坡度大对应相对消能率大.相对消能率和相对弗劳德数的直线规律体现出台阶式溢洪道独特的水力特性,为探究其消能机理提供了重要依据.     

大型泵站能量特性现场测试研究

为了直接获得大型泵站运行参数,对大型泵站能量性能进行了现场测试和分析.采用五孔探针和声学多普勒流速剖面仪（ADCP）测定水泵流量,根据泵站设置的仪表读取相关数据,计算得到泵装置扬程、电动机输入功率和泵装置效率;分析流量与效率测定的精度,检验原型与模型水泵效率和泵装置效率换算方法.试验泵站五孔探针测流断面选在水泵基坑以上、叶轮前的断面.结果表明：五孔探针法测定泵装置过流断面流速分布重复性好,能够反映断面实际轴向流速分布规律,流量和效率测试精度可以控制在2.0%以内,能够满足大型泵站现场测试的要求.泵装置扬程为1.73 m时,水泵流量与泵装置效率分别为11.837 8 m3/s,55.998%,达到了设计要求.由于尺寸效应,原型水泵和泵装置效率明显高于模型效率.采用相关公式,可以根据模型效率较为准确地预测原型水泵效率和泵装置效率.     

负荷历时曲线法在清潩河流域水质目标管理中的应用

负荷历时曲线法是集水质变化和污染负荷于一体的独特方法,对流域水质管理对策的提出有重要作用。结合清潩河流域2012-2015年的水文、水质数据,以水污染防治攻坚目标和清洁河流2级标准目标作为设计水质目标,绘制COD和氨氮的负荷历时曲线,建立水体流量-水质-污染负荷的响应关系。结果表明:高村桥和陶城闸断面最大日负荷量季节性差异显著。在水污染防治攻坚水质目标下,高村桥断面COD严重超标,高、中流量区削减量分别为5.47、0.45t/d,低流量区无需削减,氨氮基本不超标,不需要削减;陶城闸断面COD和氨氮基本不超标,无需削减。在清洁河流2级标准水质目标下,高村桥断面COD全部超标,高、中、低流量区削减量分别为17.85、5.10、1.60 t/d,氨氮严重超标,削减量为0.52、0.27、0.07 t/d;陶城闸断面COD严重超标,削减量分别为2.21、0.81、0.32 t/d,氨氮基本不超标,高流量区削减量为0.25 t/d,中、低流量区不需要削减。该研究可为流域不同水文条件下水质达标管理提供一定的参考和借鉴。     

单叶片离心泵蜗壳内二次流的非定常特性研究

单叶片离心泵蜗壳内易形成二次流旋涡,容易诱发高幅值的压力脉动,严重时还会降低水泵运行的安全稳定性。基于SST k-ω模型,对单叶片离心泵在典型工况下的非定常流动进行数值模拟,得到了其内部流场和压力脉动特性。结果表明,数值计算结果与实验结果基本一致。对压力脉动特性进行分析,发现在不同流量工况下,泵内流场均表现出明显的周期性变化的压力脉动特性,蜗壳第一断面压力脉动强度最低,第二断面压力脉动强度最高。压力脉动的主频均是叶片通过频率,随着流量的增加主频幅值呈现减小的趋势。进一步对单叶片离心泵的蜗壳内二次流的非定常特性进行分析,发现不同流量工况下,蜗壳内均出现二次流旋涡,并随着叶轮旋转也呈现出周期性变化。蜗壳内的横向速度在额定流量下较小,在非额定流量下显著增大。该研究可为单叶片离心泵机组运行稳定性提供一定参考。     

大口井流量计算公式推导与检验

大口井流量计算公式推导与检验柳理华，柳春明（山东省烟台市栖霞县水利局２６５３００）关键词大口井，流量计算，达西定律大口井的出水量试验表明：出水量与过水断面、渗透速度均成正比关系。在此基础上可推导出大口井不同井型的流量计算公式。１流量计算公式推导１．１...     

筒装料管道水力输送动边界流压力特性

为深入探讨筒装料管道水力输送过程中同种型号双车运行时所产生的动边界条件下有压管道内部断面压力分布以及压降特性问题,对型号100 mm×60 mm、荷载750 g的管道双车在30,40,50,60,70 m³/h等不同流量作用下两车车身环隙断面、车间断面的压力分布以及车组沿程压降特性进行试验研究和分析,两车运行时车间距离条件为10 cm.研究表明:当流量增大时各测试断面压力值增大;双车车体沿程压力呈现先减小后增大的趋势;沿水流方向,后车引起的压降值明显高于前车;后车环隙断面内,自固定边壁向动边界压力值呈现“降-升-降”趋势,前车环隙内则为总体下降趋势,且后车环隙压力梯度高于前车;不同流量条件下,车间断面内压力分布基本为管道边壁附近值较大,内部值较小,且分布不均匀,压力梯度随流量增大而增大.     

基于Mann-Kendall检验的尼洋河流域水文变量演变趋势分析

在介绍尼洋河流域自然地理、气象水文及自然灾害情况的基础上,基于Mann-Kendall检验方法,对尼洋河流域气象水文数据进行分析得出其水文变量演变趋势。结果显示尼洋河流域降水量近30年年际变化不大,但降雨的年内分配极不均匀,汛期降雨量大而集中、非汛期雨水少而不稳,且冬季降雨整体表现出减少趋势;气温较为一致,呈上升趋势;出口断面流量在夏季和全年尺度上有上升的趋势,秋季、冬季的长期变化趋势较弱。研究结果可为该流域的洪涝灾害防治工作和水资源优化配置提供参考。     

宽浅式梯形渠道流速分布规律及流量计算方法研究

为研究宽浅式梯形明渠流速分布规律，简化渠道流量测量过程、提高测流精度、促进灌区工作效率提升，利用声学多普勒剖面流速仪进行流速、流量、断面面积的测定；通过正交距离回归算法对相对流速和相对水深与二次抛物线函数拟合，得到垂向流速分布规律，根据横向流速分布规律结合测量数据，利用线性拟合分析得到横向流速分布影响系数，最终通过待定系数法得到断面平均流速与中垂线表面流速的系数值。结果表明：测点实际流速与平均流速之比作为相对流速，拟合得到的宽浅式梯形渠道断面流速分布规律R2均在0.937以上，拥有较好的相关性；宽浅式梯形渠道测线平均流速横向流速分布符合乘幂函数分布形式，并对横向流速流速分布公式进行流速验证，在横向相对位置0.2<(B-2 d)/B<1区间内误差均小于5%；推导出了宽浅式梯形渠道中垂线表面流速与断面平均流速关系，对AB两地宽浅式梯形渠道干渠进行断面流量验证，实测流量与计算流量的误差小于5%，符合量水规范的要求，可实际用于灌区量水。     

1961—2015 年山东省降水量时空变化特征分析

选用山东省18个站点1961―2015年的年降水量，利用线性趋势估计、滑动平均法、Mann-Kendall非参数秩次相关检验法、Spearman秩次相关检验法对年降水序列进行了趋势性分析。结果表明，总体上山东省年降水量呈现减少的趋势，但是不同方法得到的趋势分析结果差别较大，造成这种差别的原因可能为选取站点太少且代表性差。从检验结果来看，只有定陶县通过了Kendall 的95%置信度检验，说明山东省年降水量趋势变化并不显著。应用R/S分析方法进行持续性分析，发现山东省年降水序列未来的变化趋势与现有趋势相反，未来山东省年降水量会呈现增加趋势。     

鄂北调水工程对汉江中下游水文情势的影响

为了弄清鄂北调水工程实施对汉江中下游干流水文情势的影响,设置了3种情景(S1、S2、S3)运用MIKE模型模拟水文情势,并对其进行对比分析。结果表明,S3情景下汉江中下游各断面年平均流量、水位、流速相对S2情景下的均呈微弱降低趋势,沿程各断面年均流量减幅在5%以内,总体上丹江口水库清泉沟增加引水后对汉江中下游流量、水位和流速的影响微弱;S3情景下汉江中下游各断面年平均流量、水位、流速相对S1情景下的降幅较大,平水年最大降幅分别为47.7%、14.9%、77.2%,沿程各断面流量降幅不均。表明各支流的汇入对干流流量的影响较大,已规划的调水工程和梯级开发对汉江中下游的水文情势影响较大,而鄂北调水工程对其影响较小。     

一维模型模拟局部溃坝洪水方法的合理性验证

用一维非恒定流数学模型进行局部溃坝水流模拟计算时,由于坝址断面的水流存在间断,溃口处的流量不能通过模型本身算出,须引用水力学中的堰流流量公式。为验证宽顶堰流流量计算公式用于局部溃口流量过程计算的合理性,本文采用平面二维数学模型对其进行了验证计算。一维数学模型与二维模型计算得到的溃坝流量过程符合良好,流量峰值差值在 5%以内,与局部溃坝坝址最大流量计算经验公式结果也很接近。表明一维数学模型模拟局部溃坝时,溃口断面处的流量采用一般宽顶堰流量计算公式是可行的。     

悬链线形断面正常水深的直接计算公式

随着输水工程施工工艺的提高,悬链线形断面得到越来越广泛的应用,但悬链线形断面设计流量相应正常水深有解析解,而非设计流量相应正常水深的计算需求解超越方程,在理论上无法直接求解。首先,依据悬链线形断面几何特征、水力要素和正常水深基本方程,得到设计流量相应正常水深的解析解公式;其次,通过引入恰当的无量纲参数,导出悬链线形渠道正常水深的隐函数方程,经数学变换得到正常水深的迭代计算公式,同时给出正常水深的初值计算公式,经一次迭代得到非设计流量相应正常水深的直接计算公式。最后对公式进行误差分析及比较,结果表明,在工程适用范围内,初值计算公式和直接计算公式的最大相对误差绝对值分别小于0.054%和0.008 3%,远高于现有计算公式精度。     

真空有压管道内伪空化水流试验研究

为了研究真空有压管道内水流特性,采用不同安装高度及上下游水位差进行系列试验研究,量测出各工况下的管道过流流量、压强及压降大小,并对试验结果进行研究和分析。试验结果表明,管道水流在各工况下的最小压强大于水的饱和蒸汽压,空化数大于管道初生空化数,管道水流发生伪空化现象,根据气泡形状和分布把管道水流分为气泡流和气团流;当上下游水位差一定时,随着管道安装高度的增高,管道内水流流量逐渐减小;当安装高度一定时,上下游水位差增大,管道压降增加致使管道流量增大;在上下游水位差作用下,管道通过小流量时,管道安装高度对压降影响很小,当管道通过大流量时,管道断面压降随着安装高度增加逐渐增大;气泡存在增大了水流阻力,阻力随着管道流量的增大呈先增大后减小的规律。