平原河网区改善水环境引水配水方案设计

引水配水已成为当前改善平原河网区水环境状况的重要技术手段,而科学合理的引水配水方案无疑是提高水环境改善效果的重要依托。其设计原则、引水方式、配水方式以及相应流量的确定是整个引水配水方案设计的关键,而根据不同边界条件与不同流量状况确立的"间断引水"与"连续引水"、"同时配水"与"轮流配水"则较好地解决了引水配水方案设计与调度管理中的技术问题,其出发点在于最大限度地改善河网的水力条件,并以水力条件的改善促进河网水环境状况的日渐好转。     

基于水动力水质模型的平原河网排污模拟分析

以嘉兴市平湖塘及其周边河道水域作为研究区域,以水体中氨氮、BOD5含量作为水质指标,应用MIKE21建立平原河网水动力水质耦合模型,模拟了污染物在河网模型中的迁移扩散过程。通过对不同工况下的事故排放过程进行分析,得出在一定条件下,污染物在单位时间内的扩散面积与扩散时间呈明显的线性关系;在其他条件相同的情况下,污染物在相同时间内的扩散面积与事故排放浓度呈四次相关关系。研究表明,在保持排放总量不变的情况下,污染物的排放模式与排放浓度对扩散面积起决定作用,相同总量的污染物若采用高浓度排放,则对环境影响程度呈指数级上升。     

平原河网一维水流计算模型在洪水

平原河网在洪水期注重行洪要求,在枯水期要提供一定的用水功能,不同时期的水流变化具有不同的特点,需要了解水流的变化规律以调控河网水位。河网一维水动力模型作为水流模拟的基础,在洪水期和枯水期的边界条件及过流工程的运行方式差异明显,应该综合加以考虑,在洪水水流模型的基础上,对枯水水流模型进行相应局部调整,以适应边界条件的变化状况。通过建立的河网水动力计算模型,结合不同水文时期河网与概化湖泊的水量交换以及边界条件的变化,对研究区实际发生的洪水和枯水水流进行模拟验证。计算分析表明,模型能够适应不同时期的水动力计算要求,且精度相对较高,为平原河网在急流和缓流不同状态下的稳健交替模拟以及普适性研究提供了基础。     

位山引黄灌区渠系配水模式

针对山东位山灌区引黄水源不足的实际，作为位山引黄灌区渠系优化配水决策支持系统的一个组成部分，为满足科学配水的需要，创新性地进行了蓄水期配水、顺序配水、差额比例配水和均衡比例配水四种配水模式设计，并对其适用条件进行了比较，并分别给出了应用实例，可根据不同情况分别选用。为科学调度水资源，实现按方收费提供了有效保证。     

基于河网水动力模型的水系连通性对水环境质量的影响分析研究

平原河网地区地势平坦流速较缓,水体抗污染能力弱,改善水系连通性对水环境质量提升至关重要。以水系连通性较差的盛泽镇跃进联圩为研究对象,通过开展引调水试验,构建圩区河网水动力模型,探索圩区水利工作调度运行规则、河网水系连通方法以及相应的水环境变化规律。研究以水龄作为水系连通性的一种时间尺度参量,建立了跃进联圩水动力-水质-水龄的河网水环境模型,模拟了5种引调水方案下,圩内水系连通性及水质改善情况,并构建了压力、状态与响应的引调水连通效果评估体系,实现了对水系连通性变化与水环境改善水平的定量分析。结果表明：从水体交换时长来看,研究区域主要河道水体交换时间在5天以内,水体连通性越好的河道,水龄越短;从水质指标变化来看,调水实验中圩内的水环境氨氮变化最为明显,对引调水响应度高,模拟结果显示水龄与氨氮浓度变化趋势基本一致,水体连通性越好,水龄越短,有利于氨氮的削减;从引调水方案来看,单一调度方式对圩内水系连通性改善能力有限,特别是在河网内水体流动性弱的区域,同时使得圩区内水体流动性差异增大,更容易造成河网内水系连通性以及水质的空间分布差异,形成局部的滞水区或死水区。因此,采用多源引水与多区域排水相...     

基于系统动力学的平原河网型灌区多尺度下灌溉用水量计算方法研究

以嘉兴市长水塘灌区为研究对象,建立基于系统动力学的灌区水循环过程模拟模型,并引入灌片灌溉水回归系数,应用于灌区灌溉回归水重复利用量模拟分析以及多尺度下灌溉用水量计算。结果表明：通过对模型的率定与验证,模拟得到典型泵站模拟水量与实测值基本吻合,相对差绝对值均在15%以内,模拟得到的灌区河网水位变化趋势与实测过程基本一致。模型能够较好的反映灌区水量转化过程,能够为灌区灌溉用水量统计工作提供支撑。     

平原河网地区典型旱地面源污染排放系数时间变化特征及影响因素研究

【目的】探明平原河网地区典型旱地离田排放系数的变化特征,为农业面源污染监测管理提供参考。【方法】以上海市崇明岛某典型旱地为研究对象,通过构建水文-水质协同监测系统,对旱地面源污染排放系数进行测算,明确排放系数的时间变化特征,分析排放系数的影响因素。【结果】日尺度下,氮、磷的离田排放系数变化范围分别为2.2～9 843.9、0.08～667.0 g/(hm²·d);月尺度下,氮、磷离田排放系数变化范围分别为0.02～17.2、0.001～1.04kg/(hm²·m)。在降水产流事件中,氮离田排放系数与降水历时呈极显著正相关,磷离田排放系数与产流事件的总降水量、平均降水强度、最大小时降水强度极显著正相关。施肥后,氮日排放系数迅速增大,磷日排放系数无明显变化。各时间尺度下,氮排放系数与地表径流不存在显著相关性,磷排放系数与地表径流极显著正相关。【结论】氮、磷离田排放系数的日、月际变化幅度较大,氮离田排放系数易受施肥措施影响,磷离田排放系数则更易受降水和地表径流的影响。     

黄河下游引黄灌区按权重配水模型研究

吸取同比例配水简单、实用的优点 ,同时又借鉴优化配水的思想 ,建立黄河下游引黄灌区按权重配水模型。按权重配水是在同比例配水基础上发展而来 ,既考虑了不同地区的实时差易 ,又考虑了传统灌溉习惯、节水导向等因素 ,使所建黄河下游引黄灌区按权重配水模型具有很强的可操作性和科学性     

大型灌区配水效率的计算方法与应

在分析影响配水效率的各种因素基础上，结合引黄大型灌区配水系统的实际运行工况，从整体上给出了以轮灌组数为参数的区域配水量与配水效率之间的函数关系，与目前使用的选择典型渠道的常规计算方法对比分析，并用实测资料进行了检验。认为该整体评价方法更具科学性，就该方法在实际应用中的一些具体技术问题进行了研究和探讨，有助于大型灌区配水效率计算方法的改进和提高。     

平原河网一维水流计算模型在洪水期和枯水期的应用

平原河网在洪水期注重行洪要求,在枯水期要提供一定的用水功能,不同时期的水流变化具有不同的特点,需要了解水流的变化规律以调控河网水位。河网一维水动力模型作为水流模拟的基础,在洪水期和枯水期的边界条件及过流工程的运行方式差异明显,应该综合加以考虑,在洪水水流模型的基础上,对枯水水流模型进行相应局部调整,以适应边界条件的变化状况。通过建立的河网水动力计算模型,结合不同水文时期河网与概化湖泊的水量交换以及边界条件的变化,对研究区实际发生的洪水和枯水水流进行模拟验证。计算分析表明,模型能够适应不同时期的水动力计算要求,且精度相对较高,为平原河网在急流和缓流不同状态下的稳健交替模拟以及普适性研究提供了基础。     

曲轴摆缸式阀配流水液压马达工作特性研究

为解决盘配流和轴配流低速大扭矩水液压马达配流副存在的磨损和泄漏问题,提出一种新型阀配流结构的低速大扭矩水液压马达,柱塞配流通过配流凸轮控制配流阀的通断实现。研究柱塞运动学规律和马达输出扭矩形成,揭示配流阀推杆位移、阀芯通断、柱塞进回液间的对应关系,分析马达角排量波动随转角、结构设计参数K的变化规律,当结构设计参数K为0.13时,马达输出扭矩波动率为6.59%。在AMESim中建立了配流阀及单柱塞配流过程的仿真模型,分析配流阀的工作特性及单柱塞动态配流性能,工作中配流阀产生最大压降为0.08MPa,进/回液配流阀无高低压串液。为验证阀配流结构在水液压马达中的工作性能,建立阀配流单柱塞试验台,并研究不同工况下的配流工作特性。试验结果表明,配流阀在马达转速0~60r/min、压力0~21MPa的工况下稳定配流,进液阀口压力在柱塞腔进回液转换时存在瞬间小幅压力波动,但对配流过程基本无影响,阀配流结构能够满足曲轴摆缸式马达柱塞的配流需求,为低速大扭矩水液压马达的配流提供了思路。     

给水管网优化设计的多目标遗传算法

为兼顾给水管网优化设计中的经济性和可靠性问题,以管网年费用和管网系统可靠性为目标函数建立给水管网优化设计的多目标遗传算法数学模型;并将系统可靠性定义为"节点富余水头加权平均值"和"管网恢复力",进而对多目标遗传算法模型求解过程进行分析。最后以一个典型的工程案例加以验证,结果表明,多目标遗传算法所得到的目标函数值和管网水力性能明显优于传统设计方法,充分说明了多目标遗传算法用于管网优化设计的实用性和有效性。     

配水管网水力计算新方法探讨

提出一种对两类配水管网基础方程分别处理,管段流量和节点水压同步校正的管网平差方法.该方法无需初始分配流量,不计闭合环信息,求解过程简单,收敛性好.计算初始假定流向,使得利用计算机进行管网水力计算更加方便易行.据此编写了电算程序,并通过多水源供水管网水力计算实例验证其可行性及精确性.     

信赖域法用于给水管网水力计算的研究

给水管网水力计算是进行管网优化设计和进行管网运行工况模拟的一个不可缺少的重要环节,该过程的计算结果和求解速度决定了管网优化设计和运行模拟的可靠性和实时性.为快速、准确实现管网水力计算,建立了给水管网水力计算模型,针对该模型的为求解非线性方程组实质,以及常规求解方法存在的缺陷,提出了管网水力计算的信赖域法,并着重对信赖域法数学模型和求解过程进行剖析,用MATLAB编程语言编写了管网水力计算的计算程序.最后以河南省清丰县一个复杂的给水管网实例进行验证,结果说明了信赖域法能有效地应用于给水管网水力计算.同时也为信赖域法在给水领域和其他工程领域的应用提供了借鉴.     

地表水地下水联合运用模拟模型

从地表水和地下水联合运用的角度对济南市用水需求进行了预测，提出区域水资源地表水和地下水联合运用模拟模型，鉴于该地区复杂的水网构造，把整个地区划分为4个计算区，最后确定各计算区最优水资源调度方案。     

棚内微咸水覆膜滴灌下带间土壤水盐分布特征模拟

微咸水覆膜滴灌在发挥节水效益的同时应避免土壤盐分的积聚,在缺乏大水淋洗的设施大棚内,覆膜对土表局部蒸发的抑制伴随滴灌湿润体的交汇,加剧了滴灌带带间水盐分布的不规则性,导致土壤积盐的潜在风险增加。针对上述问题,以布设形式为“两膜两行”的覆膜滴灌田间小区为试验对象,通过HYDRUS模型构建了不同滴头流量(0.5～3.0 L/h)及膜间裸地间距(0～50 cm)组合情景下的二维土壤剖面模拟域,并针对滴头处的带间区域进行水盐动态分布的模拟研究。结果表明,所建模型能较为精确地描述带间剖面内水盐的分布状况,且模拟精度随与滴头水平距离的减小而提升。当膜间裸地间距从50 cm缩小至0 cm时,带间剖面土壤的平均含水率从25.12 cm³/cm³上升至28.76 cm³/cm³,平均土壤盐分质量浓度从9.53 g/L下降至6.25 g/L;滴头流量对带间区域内土壤水盐含量的影响程度相对较低,流量0.5、3.0 L/h下土壤体积含水率及盐分质量浓度的最大差异仅分别为0.14 cm³/cm^...     

蜗壳轴向出流式低比转数水轮机设计与数值模拟

基于流体机械设计理论和数值模拟分析方法,设计了一种新型低比转数水轮机,其不仅适用于小水电机组的更新完善,也可作为冷却塔风机的直接驱动装置。该水轮机采用蜗壳轴向出水方式,使其径向尺寸约为相似常规水轮机的1/2,除降低造价成本外,更有利于冷却塔内通风;为适应冷却塔内部结构,采用反击式环形叶片作功,在很大程度上降低了水轮机径向尺寸;对应水轮机转轮出水形式,环形尾水管进水模式将尾水接入对称布置的4个布水管,均匀出水结构在很大程度上改善了尾水管内流场,同时可使水轮机直接安装在中心基座上。数值模拟结果表明:蜗壳出口速度满足等速度矩定律,采用轴向出水方式的反击式水轮机的流场分布符合要求;水轮机预测效率约90%,各部分水力损失均较小。     

海河流域分水系河系污染特征分析

基于2000—2013年海河流域水质数据,采用统计分析方法,从海河4大水系、7大河系角度探讨了流域水体污染特征及演变趋势。结果表明,各水系之间的污染特征存在显著差异。由北向南水系水质逐渐变差,其中徒骇马颊河水系水质最差,评价年份中几近100%河段处于劣于Ⅲ类。流域北部水质相对较好。海河北系及滦河和冀东沿海诸河约有40%~70%的评价河长水质达到、优于地表水Ⅲ类。整体上,海河流域污染形势依然严峻。