QUICK格式在土壤水分运动数值模拟中的应用

运用有限体积法中的QUICK格式,对一维非饱和土壤水分运动方程中的对流项进行了高精度离散,通过经典的数值算例验证了本格式具有精度高、编程简单,计算速度快等特点。并与中心差分格式、迎风格式进行比较,QUICK格式不但能很好地避免数值振荡现象,而且与实测结果吻合较好。     

复合改良剂作用下宁夏引黄灌区低洼农田盐渍化土壤改良效果研究

宁夏引黄灌区低洼地区地下水位较高,导致土壤出现严重盐渍化现象,而添加土壤改良剂是解决土壤盐渍化问题的一种有效途径。为研究不同改良剂对宁夏引黄灌区低洼区域盐渍化土壤改良效果,在位于银北地区南梁农场的一块地势低洼的盐渍化耕地,选用不同改良剂进行改良试验。设置对照组、单一施用糠醛渣、单一施用脱硫石膏、复合施用糠醛渣+脱硫石膏及不同用量,共10个处理组,将研究区域分成若干小区,每个小区施用不同处理组改良剂,并种植油葵作物,比较分析不同处理组下油葵生长指标和产量及油葵收获后土壤全盐量、各盐分离子、pH,探究该区域盐渍化土壤的最优改良方案。结果表明,在表层土壤,施用糠醛渣+脱硫石膏复合改良剂后全盐量下降较为明显,低、中、高3种不同施用量下与对照组相比盐分含量降低了10.44%、10.14%、0.88%,单一施加脱硫石膏和糠醛渣一种改良剂盐分降低不明显。总体而言,施用糠醛渣+脱硫石膏复合改良剂对降低土壤全盐量、钠吸附比和提高作物产量效果较为显著,糠醛渣与脱硫石膏的最佳配合比为7:3,最佳施用量为17960 kg/hm2。     

黄河上游大柳树-沙坡头河段河床变形数值模拟

对黄河宁夏境内具有连续弯道的大柳树一沙坡头河段的泥沙运移及河床变形等进行了平面二维数值模拟研究．建立了修正的平面二维RNGκ-ε紊流泥沙数学模型,其中水流模块采用修正的RNGκ-ε紊流模型,泥沙模块采用全沙模型,考虑了不同粒径组悬移质和推移质运移对河床变形的影响。数值模拟结果与实测结果比较吻合。表明该模型可以用于模拟具有连续弯道的多沙河流泥沙运移及河床演变过程;在4种典型工况下分别进行了数值模拟,研究了不同水沙条件对水沙运移及河床变形的影响;吸取了关于泥沙数学模型中水流模块和泥沙模块的耦合式算法和分离式算法的优点,建立了一种半耦合算法,其计算量比耦合式算法大大减小,计算精度上比分离式算法要高。     

黄河沙坡头连续弯道环流运动与冲淤特性实测数据分析

利用声学多普勒流速剖面仪、回声测深仪等测量仪器,对黄河沙坡头段连续弯道中10个典型断面的流速、水深、河床高程等进行了实测.通过分析各断面流速等值线、平面流场和近几年河床高程的变化情况.结果表明,弯道断面流场的主流分布与河床底部泥沙冲淤分布基本相一致,满足弯道水流的一般规律:凹岸冲刷,凸岸淤积.     

透水丁坝对不同曲率弯道内三维水流结构影响数值模拟研究

透水丁坝相较于传统丁坝,具有更加卓越的稳定性,安全性,可靠性,因此在绿色航道推广中得到重视,研究的目的在于对比不同曲率河道内三维水流结构变化,进而为不同曲率河道治理提供依据。研究采用数值模拟与实测相结合的方式,对3种湍流模型进行比选和验证,Standard k-ε,RNG k-ε,Realizable k-ε三种湍流模型內岸模拟流速和实测流速相关性系数均低于外岸,RNG k-ε湍流模型实测流速和模拟流速相关性系数最高,最终采用RNG k-ε模型对90°和180°弯道模拟,并对三维流线,流速,床面剪切,水面线分析。结果显示丁坝下游回流区涡轴线受垂向和径向速度梯度影响出现不同程度倾斜,水流撞击2号丁坝在丁坝之间产生两个相反方向的涡,这将对透水丁坝群结构稳定形成威胁但同时也会防止大量泥沙在透水丁坝之间淤积,保证透水丁坝在使用过程中不至于丧失透水性。河道曲率增大导致强剪切层向內岸迁移,180°弯道内出现两个强剪切层,这将导致河床向阶梯型演化,对于曲率大而且狭窄的山区河道在布置透水丁坝后要对內岸侵蚀效果评估,防止强剪切层迁移对內岸构成威胁。水面线呈现内低外高的现象,且在x/L=0.48～0.5的...     

求解对流扩散方程的一种高精度紧致差分格式

在指数变换的基础上,将对流扩散方程变为扩散方程,消除了数值求解中较难处理的对流项,采用四阶紧致差分方法离散扩散方程的空间变量,采用扩展的1/3-Simpson公式离散时间变量,格式的截断误差为O(τ~4+h~4).理论分析证明该格式是无条件稳定的.通过数值算例验证了本文方法的有效性.     

宁夏引黄灌区盐渍化土壤在改良剂作用下的水力特性试验

为了研究宁夏引黄灌区盐渍化土壤在施加有机改良剂和无机改良剂后的水力特性,选取宁夏引黄灌区典型区域进行土壤改良并进行种植试验。将改良后的土壤分5层取样在实验室中进行土柱入渗试验,利用压力膜仪和自循环达西渗流试验仪,测量了土壤含水率与压力水头之间的关系和渗透系数;根据实测数据,选取van Genuchten （VG）模型进行参数反演,对不同改良剂处理后各层土壤水分特征曲线进行了对比分析。研究发现：①各层土壤在水吸力相同时,施加不同改良剂后的土壤含水率一般大于对照组,而有机改良剂处理组要大于无机改良剂处理组;②改良后水分特征曲线及相应VG模型中的参数发生了较大变化;③有机改良剂处理后土壤容重有所减小,而无机改良剂处理后土壤容重变化不太明显;④不同改良剂处理后土柱中水分入渗的湿润锋推进速度和土壤渗透系数有不同程度增大,有机改良剂处理组增大幅度大于无机改良剂处理组。综上所述,不同改良剂对土壤容重、含水率、水分入渗速度及其他水力参数都有较大影响,说明改良剂在一定程度上改变了土壤结构。土柱试验及种植试验均表明,有机改良剂（牛粪和糠醛渣）处理组的性态要优于无机改良剂（脱硫石膏和粉煤灰）处理组。     

黄河沙坡头连续弯道水沙实测结果分析

利用"河猫"系统、回声测深仪等测量仪器,对沙坡头水库连续弯道8个典型断面的三维流速、水深、河床高程和悬移质泥沙粒径分布等进行了实测及分析;通过比较2004年、2007年和2008年3次河床高程的实测结果,讨论了这3年来河床冲淤变化情况;为了验证实测结果,利用k-ε紊流模型对沙坡头连续弯道的水流运动进行了三维数值模拟,比较了主流流速和横向流速大小的数值模拟结果和实测结果,得到了较为一致的结果,反映了"河猫"系统能够较为精确地测量天然河道的三维流速.     

声学多普勒流速剖面仪原理及其在黄河沙坡头河段中的应用

介绍声学多普勒流速剖面仪（ADP）的原理及其于2009年7月16～18日在黄河宁夏沙坡头河段中的应用。采用走航方式测量了该河段中的12个断面,获得了各断面上水深、流速、流量等大范围的断面观测资料,并探讨了数据处理方法。该研究为在复杂地形水文条件下使用ADP技术提供了理论参考。     

天然河道数值模拟中网格生成中插值方法的研究及应用

提出一种实用的插值方法,生成宁夏沙坡头天然河道的计算网格,并在该网格上计算恒定流,发现与实测符合良好。