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摘要:大沽河口在河流长期水沙动力作用下,形成当前特有的河道形态.然而近年来大沽河口下游河道逐渐从河流主导型演变为潮汐主导型,河道形态已不再适应当前水沙动力条件.提出适用于当前水沙动力条件的新方案,并基于所建立的准三维河流动力模型,进一步对河道整治所涉及的不同闸坝位置、堤防形态、橡胶坝宽度、码头断面形态进行模拟,得出最优的河道整治方案.研究结果表明,当河口水沙动力条件变化较大时,可以通过设计适应于新水沙动力条件的全新河道形态,利用准三维模型进行优化,解决河道长期淤积和防洪问题....
摘要:大沽河下游河道蜿蜒曲折,淤积严重,河流动力数学模型对于选择合理的防洪减淤及蓄水通航措施具有重要意义.采用准三维水动力模型、全三维泥沙动力和河床演变模型,建立了青岛大沽河三维河流动力学模型.模型通过静压假定降低了三维模型的计算量,同时也反映了水流垂向流速差异及其对河床冲淤的影响.模型验证结果表明,洪水位和输沙总量的计算结果合理,模型可用于大沽河口的洪水和泥沙输运规律研究,为大沽河河道整治中选择最优闸坝位置、堤防形态、橡胶坝宽度以及码头断面形态优化等提供建议,实现防洪减淤、蓄水通航的最大效益....
摘要:近年来泥沙动力和河床冲淤三维计算模型(SB3D)取得了快速的发展,然而由于SB3D基于全三维水动力模型,计算量过大将会降低SB3D的工程实用性.从模型结构、模型求解与程序代码编译三个角度,探讨准三维水动力模型和SB3D联用的合理性和实用性,并采用实验室模拟和工程应用予以证明.结果表明:准三维模型多数条件下可以为SB3D提供合理的三维水流速度;全三维水动力模型和程序模块可以方便的由准三维模型和模块替换;准三维水动力模型极大的提高了模型计算效率,具有理想的"轻装"效应,可以提高SB3D的工程实用性....
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EI CSTPCD CSSCI 北大核心
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摘要:分别选取三峡大坝上游寸滩河段和下游武汉河段沉积物,用不同浓度(0 ~3 mol/L)的HCl对沉积物进行清洗,降低本底吸附w(P)、w(Fe)、w(Al)、w(Ca)及w(OM)(OM为有机质),通过测定沉积物的P平衡吸附量,研究长江沉积物上本底吸附物对P吸附容量的影响.结果表明:①经稀HCI清洗后,两种沉积物的w(Ca)、w(OM)、w(P)均显著减少,沉积物的P平衡吸附量随之减少,而w(Fe)、w(Al)则没有明显变化,同时,沉积物对P的平衡吸附量、沉积物中w(TP)均与本底w(Ca)、w(OM)呈显著正相关(P<0.05),因此长江沉积物对P的吸附容量的主要影响因素为本底吸附OM和Ca;②三峡库区内沉积物中w(OM)及w(Ca)较高,二者分别为72.64、63.52 mg/g,三峡大坝下游武汉段沉积物中则相对偏低,二者分别为52.20、45.03 mg/g,说明库区沉积物的P吸附容量明显大于大坝下游沉积物,在三峡水库运行前期,沉积物的P吸附量将逐渐增加,成为三峡水库运行后期富营养化的潜在内源....
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:计算河流动力学重在研究河流动力的时空变化,实质上是计算流体力学、 计算土力学在河流动力学中的应用,但并非简单组合,主要难点源自相间作用机理复杂性及研究对象多尺度性所导致的应用可行性问题.问题解决的过程中产生大量新的适于河流动力计算的数学模型和数值模型,但当前理论体系还缺乏系统性.综合河流动力学、 计算流体力学、 计算土力学理论,给出计算河流动力学的理论体系框架,明确计算河流动力学各部分内容的基本联系.基于此理论体系,可以方便地判断模型准确性、 计算量和复杂性,构建最优的数学模型,并判断数学模型的发展方向....
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北大核心 CSTPCD CSCD CA EI CBST
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摘要:非均质岸滩广泛分布于冲积河流中,其侧蚀过程沿垂向具有分层特点.基于全三维水沙模型及河岸侧蚀坍塌力学模式,提出动态网格跟踪技术,构建了非均质岸滩侧蚀沿垂向差异的三维动力学模拟方法.以连续弯道概化水槽为例,模拟分析了非均质河岸侧蚀过程中三维水流结构的响应特征.研究结果表明:坡脚冲刷后,底部主流向凹岸偏移,在已有弯道环流的基础上,于坡脚处出现一反向次生流;上部粘性土层坍塌后,崩塌土体堆积于坡脚处,上部主流明显左偏,下部次生流消失;随着坡脚堆积体的冲刷搬运,下部主流进一步向凹岸偏移;如此循环,主流不断向凹岸偏移,致使岸坡持续崩退、河道摆动....
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北大核心 CSTPCD CSCD CA EI CBST
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摘要:为了研究赣江下游入河污染物对河流水质的影响,建立了基于WASP (Water quality Analysis Simulation Program)模型富营养化原理和ELADI(Eulerian-Lagrangian Alternating Direction Implicit Method)有限差分方法的正交曲线平面二维水环境模型WESC2D(Two-Dimensional Water Environment Simulation Code).模型采用基于双线性插值及亚网格技术的欧拉-拉格朗日方法求解对流项,在简单的浓度峰输运和赣江下游溶解氧变化过程算例检验的基础上,计算与分析了赣江下游入河排污口氨氮污染负荷与水质之间的动态响应关系.模拟与分析结果表明,WESC2D模型的计算结果与解析解吻合良好,有效地减少了欧拉-拉格朗日方法的数值耗散,并为赣江下游污染负荷与水质响应关系计算提供了重要工具....
摘要:中国逐步建成由渠道、水库、闸门、泵站等以及与自然水系组成的较为完备水资源调配工程体系,但是如何分析这些工程联控与水流运动特性的相互作用机制成为研究重点和难点.在分析了闸堰、倒虹吸、水泵、渡槽、隧道和涵洞等建筑物调控机制的基础上,详细推导了与非恒定流计算模型无缝耦合的流域水量调控建筑物的计算模式,提出并建立了耦合多类型建筑物作用下的流域水量调控非恒定流数值计算模型,能连续模拟复杂水系系统中边界条件变化情景下的水位和流量时空过程.该模型对经典算例中的树状或环状河网及闸堰调控作用的水流过程进行了模拟,结果表明具有较好稳定性和较高精度,能够应用于水资源调度、水力过渡过程研究等方面....
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北大核心 CSTPCD CSCD EI CBST
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摘要:利用三维模型计算所得结果,建立了重庆(九龙坡~铜锣峡)河段沿程水位与上游流量、三峡坝前水位关系的公式.验证表明,公式可在一定条件下较准确反映不同流量下坝前水位对于重庆河段水位的影响.利用公式,可根据上游流量做出快速响应,为重庆河段的防洪和通航提供参考....
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北大核心 CSTPCD CSCD CBST
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摘要:天然地表水边界复杂,且处于不断的冲淤变化中.数值切割单元法可任意追踪拟合复杂动边界,且网格生成简单,在计算流体中具有重要的研究和应用价值.本文对数值切割单元法常用的直接插值法、虚源反射法和直接源项法的基本原理、适用条件及关键难点解决方面等进行了系统总结.结合地表水流的动力特性,给出数值切割法在复杂边界地表水模拟中的具体应用方法,提出在二维模拟中,可直接采用基于有限体积法的直接插值法进行数值切割,而在三维模拟中,联合采用sigma-网格及直接源项法可同时实现模型的准确性及高效性.最后,通过对比目前数值切割法在其它领域典型算例,提出数值切割单元法在崩岸、河工建筑和植物绕流模拟、高精度紊流模拟等地表水模型难题方面的应用前景....
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北大核心 CSTPCD CSCD CBST
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摘要:管道水力输送是一种高效的运输方式.由于受到工程实际条件的限制,粗颗粒在水力输送中的应用越来越普遍,然而,由于粗颗粒在管道中极易沉积,其运动特点不同于细颗粒,现有的研究成果不多.本文基于试验研究,探讨了不同粒径、体积浓度和输送速度条件下,粗颗粒在水平管道中的运动状态及临界条件.研究结果表明:(1)粗颗粒在水平管道中主要有悬移、滚动推移和滑动推移三种运动状态,其中滑动推移是其主要运动状态;(2)粗颗粒在水平管道中的运动状态与颗粒粒径、颗粒体积浓度、管径及颗粒密度有关;(3)基于试验结果提出了临界条件的计算公式.本文研究成果可为粗颗粒管道水力输送技术设计提供参考....
[期刊论文] 黑鹏飞 刘洪春 陈稚聪
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北大核心 CSTPCD CSCD CBST
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摘要:通过实测水文资料分析,提出了长江重庆九龙坡河段的冲淤判定因子U3/h,U3/h=0.24m2/s3可作为九龙坡河段冲淤判定的临界值,即当九龙坡河段U3/h >0.24 m2/s3,该河段将发生冲刷,反之淤积.利用三维水动力数学模型,计算了不同坝前水位、嘉陵江汇流比和上游来流条件下的九龙坡河段U3 /h值,分析了三峡水库蓄水后九龙坡河段汛后的走沙规律....
[期刊论文] 曹斌 夏建新 黑鹏飞 刘鑫
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北大核心 CSTPCD CSCD CA CBST
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摘要:采用高速摄像技术,探讨了不同粒径、体积浓度和输送速度条件下,粗颗粒在复杂空间形态管道中的运动状态及临界条件.研究结果表明:粗颗粒在复杂形态管道中的运动状态表现出不同的特点,水平管道中以滑动推移为主要运动形式,倾斜上升管道中以滑动推移和悬移为主要运动形式,倾斜下降则主要存在下滑和悬移两种;粗颗粒在管道中的运动状态与颗粒粒径、管道形态等因素有关,就悬移运动状态而言,倾斜角度越大,粗颗粒越容易形成悬移.基于试验结果提出了临界条件的计算公式,实测值与计算值基本吻合....
[期刊论文] 曹斌 夏建新 黑鹏飞 王磊
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北大核心 CSTPCD CA
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摘要:通过自行设计的管道试验系统,研究在不同流速、粒径和体积浓度条件下,粗颗粒堵管的临界条件及其安全输送的方法.试验结果表明:①颗粒的粒径和体积浓度对粗颗粒系统安全输送有重要的影响,随着粒径和体积浓度的增大,临界流速提高,且当系统的输送速度大于临界流速时方可实现系统的安全输送;②在粒径一定的条件下,随着倾角的加大,粗颗粒在弯管处发生堵管所需要的临界流速降低;③在堵管的情况下,粗颗粒高效安全输送的临界条件主要取决于体积浓度和流速....
[期刊论文] 夏建新 曹斌 黑鹏飞
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北大核心 CSTPCD CSCD CBST
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摘要:管道水力输沙技术已在许多工程中得到应用,但随着该技术应用领域越来越广,应用条件也越来越复杂,管道输沙技术应用受到了很大限制,急需开展多相流体动力学基础研究.本文分析了管道水力输送面临的复杂颗粒组成、复杂输送流体性质、复杂空间形态、复杂输送工艺等复杂条件下的工程应用问题,全面评述了固液两相流基础理论、非均匀颗粒管道输送、高浓度流体输送流变与阻力特性以及深海采矿、油井砾石充填等特殊输送工艺条件下的研究成果和最新的进展,并提出了管道水力输送技术研究面临的挑战....
[专利] 发明专利 CN201611235634.0
中央民族大学 2017-08-18
摘要:本发明公开了一种循环水槽多缸交替供水实验参数调控系统,包括泵池、循环水槽、上池,还包括调节池和两个供水缸,泵池与调节池连接,泵池与循环水槽首部的进水口之间设有主泵,两个供水缸与调节池之间设有补水泵,循环水槽尾部的出水口与两个供水缸连接;主泵和补水泵分别设有流量计,循环水槽的进水口位置设有球式稳流器,循环水槽尾部的出水口设有水位调节器。在供水缸一供水期间,另供水缸二调节参数待用。采用自动监测系统,当供水缸一的水流物理化学参数不满足控制范围时,则采用供水缸二进行供水,以此保证上游水体物理化学参数的可控性。
[专利] 实用新型 CN201621455879.X
中央民族大学 2017-07-28
摘要:本实用新型公开了一种循环水槽‑实验土杯跨尺度耦合的上覆水—床沙间污染物输运实验系统,包括循环水槽,循环水槽内设有床沙-上覆水污染物交换区,在床沙底部的循环水槽的床面上留出土杯接口并连接土杯,土杯口部与所述循环水槽的床面齐平,床沙及上覆水与土杯连通。耦合静态试验设备和循环水槽系统,提供地表水上覆水相似的水动力条件,同时方便控制床沙参数,减少床沙试验用沙,增加试验的经济型和可行性。
[专利] 实用新型 CN201621454997.9
中央民族大学 2017-10-03
摘要:本实用新型公开了一种河流走进实验室的河流环境监测实验教学系统,包括循环水槽,循环水槽设有天然河流实验区、支流汇入、河工建筑区、床沙实验区和功能区标识;天然河流实验区采用多种形状实体插件,模拟多种河流形态,包括弯曲型河流、分叉性河流;支流汇入采用抽水泵从支流供水缸抽水;河工建筑区采用多种形状实体插件,模拟河工建筑,包括港口码头、丁坝;床沙实验区设有多个沙坑,沙坑内添加天然床沙;功能区标识包括饮用水源地取水口、省界标识。可以根据课程教学所遇到问题,及时调整河道地形、污染源和功能区分布,科学设定河道比尺和河道地形,激发学生好奇心,引导学生思考、探索,进而培养学生的创新思维和解决实际问题的能力。
[专利] 实用新型 CN201621456587.8
中央民族大学 2017-07-28
摘要:本实用新型公开了一种循环水槽多缸交替供水实验参数调控系统,包括泵池、循环水槽、上池,还包括调节池和两个供水缸,泵池与调节池连接,泵池与循环水槽首部的进水口之间设有主泵,两个供水缸与调节池之间设有补水泵,循环水槽尾部的出水口与两个供水缸连接;主泵和补水泵分别设有流量计,循环水槽的进水口位置设有球式稳流器,循环水槽尾部的出水口设有水位调节器。在供水缸一供水期间,另供水缸二调节参数待用。采用自动监测系统,当供水缸一的水流物理化学参数不满足控制范围时,则采用供水缸二进行供水,以此保证上游水体物理化学参数的可控性。
[专利] 发明专利 CN201611235649.7
中央民族大学 2017-05-10
摘要:本发明公开了一种循环水槽—实验土杯跨尺度耦合的上覆水—床沙间污染物输运实验系统,包括循环水槽,循环水槽内设有床沙-上覆水污染物交换区,在床沙底部的循环水槽的床面上留出土杯接口并连接土杯,土杯口部与所述循环水槽的床面齐平,床沙及上覆水与土杯连通。耦合静态试验设备和循环水槽系统,提供地表水上覆水相似的水动力条件,同时方便控制床沙参数,减少床沙试验用沙,增加试验的经济型和可行性。
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