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From fluvial dynamics to eco-fluvial dynamics

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International Journal of Sediment Research 2019年第6期34卷 531-536页

作者： guojian he Hongwei Fang Jianyu Wang Tao Zhang State Key Laboratory of Hydro-science and Engineering Department of Hydraulic EngineeringTsinghua University

Sediment plays a very important role in the functioning of river *** is the basic substance for the survival of benthic animals and aquatic *** the other hand,the growth of biofilms and biodisturbance of benthos affect the sediment transport *** the increasing attention to protect aquatic ecosystems,the importance of habitats has become increasingly *** need to study the interactions among sediment,flow,riverbed deformation,and aquatic ecosystems naturally leads to the proposed discipline of eco-fluvial *** this paper,the basic concept and main research content of eco-fluvial dynamics is introduced with the Yarlung Tsangpo River as the research *** case study is an example of an aquatic ecosystem in an ever-changing environment because of the effects of climate *** results of analysis of eco-fluvial dynamics will provide a scientific basis for decision support for the government.

关键词： Fluvial dynamics Eco-fluvial dynamics Water and sediment transport Aquatic ecosystems Interactive response

Fluvial processes and their impact on the finless porpoise's habitat after the Three Gorges Project became operational

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Science China(Technological Sciences) 2014年第5期57卷 1020-1029页

作者： FANG HongWei he guojian HAN Dong DUAN JieHui HUANG Lei CheN MingHong Department of Hydraulic Engineering Tsinghua University State Key Laboratory of Hydro-science and Engineering Tsinghua University Hydro-China Corporation China Institute of Water Resources and Hydropower Research College of Water Conservancy and Civil Engineering China Agricultural University

Since the filling of the reservoir of the Three Gorges Project(TGP)dam in the Yangtze River in 2003,erosion downstream from the dam site has affected the finless porpoise’s *** this study,a one-dimensional(1D)fluvial process mathematical model is used to calculate flow and sediment transport in the middle and lower reaches of the Yangtze River,including the finless porpoise’s *** analyzing the calculation results for the water resources,suspended load,and bed materials in the finless porpoise’s habitat after the riverbed deformation,we evaluated the possible impact on this rare Yangtze River aquatic *** results show that,with the erosion of riverbed over the next 20 years,the water quantity comprising the habitat will decrease to half of its present amount,and the bed materials will be eroded to coarse grading,such that the reserve will become a gradually disappearing *** engineering measures should be used to decrease the erosion in the main channel,in case the overall erosion cannot be stemmed and controlled,to ensure an adequate water volume flows into the finless porpoise’s habitat.

关键词： fluvial process finless porpoise habitat Three Gorges Project water resource bed materials

基于四维变分同化法的巢湖流域南淝河水质模拟

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湖泊科学 2021年第5期33卷 1458-1466页

作者：赖锡军何国建中国科学院南京地理与湖泊研究所流域地理学重点实验室南京210008 清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

针对河流模拟中未知不确定性源对模拟精度的影响,以巢湖流域南淝河为研究对象,建立了基于四维变分同化方法的南淝河干流水质模型,研究了含未知污染源的南淝河水质过程模拟.模型以未知污染负荷的动态变化过程为控制变量,通过同化沿河不... 详细信息

针对河流模拟中未知不确定性源对模拟精度的影响,以巢湖流域南淝河为研究对象,建立了基于四维变分同化方法的南淝河干流水质模型,研究了含未知污染源的南淝河水质过程模拟.模型以未知污染负荷的动态变化过程为控制变量,通过同化沿河不同断面的逐日水质监测数据,识别不同河段的逐日入河污染负荷过程来实现水质过程的模拟,改变了常规模型模拟需提前预知并输入污染负荷的应用前提.模拟结果表明,采用四维变分同化方法的水质模拟结果有明显改进,重点河段水质模拟的纳什效率系数从小于0提高到0.5以上.识别的入河污染过程与降雨过程波动总体一致,证实南淝河的入河污染与降雨过程密切;同时,模型也可识别异常的入河负荷,提高模型对水环境问题的诊断分析能力.该方法可推广应用于复杂河流系统,为巢湖等流域污染来源定量解析、水质预测预警及污染管控提供支持.

关键词：数据同化污染负荷数学模型南淝河巢湖流域

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矩形沉淀池内悬浮物沉降模拟

清华大学学报（自然科学版） 2005年第12期45卷 1617-1620页

作者：何国建汪德爟清华大学水利水电工程系北京100084 河海大学环境工程系南京210024

建立了模拟平流式沉淀池中悬浮物的沉降过程模型,以预测沉淀池的去除率。利用标准k-ε紊流模型,考虑悬浮物沉降引起的水体密度变化,采用非正交同位网格下S IM PLE算法求解水动力和悬浮物沉降的耦合模型,使用了能够反映悬浮物沉降特性的... 详细信息

建立了模拟平流式沉淀池中悬浮物的沉降过程模型,以预测沉淀池的去除率。利用标准k-ε紊流模型,考虑悬浮物沉降引起的水体密度变化,采用非正交同位网格下S IM PLE算法求解水动力和悬浮物沉降的耦合模型,使用了能够反映悬浮物沉降特性的双指数沉速公式,底边界上考虑水流对淤泥的冲刷作用,能够更加真实地模拟沉淀池内水流和悬浮物运动情况。比较各工况下沉淀池去除率,得出的最佳挡板高度与经验值相符,同时利用*** am所做物理模型的模拟结果进行验证。结果表明,该数学模型在水流流场和悬浮物浓度分布中均能获得较理想的结果。

关键词：计算流体力学沉淀池紊流模型悬浮物沉降

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潮汐影响下电厂温排水运动的三维数值模拟

水力发电学报 2008年第3期27卷 125-131页

作者：何国建赵慧明方红卫清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室(筹)北京100084

本文将斜对角笛卡尔方法推广应用到河口与海岸温排水三维数值计算中。研究首先基于EFDC模块采用的垂线σ坐标变换和平面正交曲线坐标变换,对曲折多变的岸边界构造成各种四边形及三角形计算网格,并采用斜对角笛卡尔差分方法进行数值离散... 详细信息

本文将斜对角笛卡尔方法推广应用到河口与海岸温排水三维数值计算中。研究首先基于EFDC模块采用的垂线σ坐标变换和平面正交曲线坐标变换,对曲折多变的岸边界构造成各种四边形及三角形计算网格,并采用斜对角笛卡尔差分方法进行数值离散。利用上述方法模拟了山东海阳核电厂附近海域的三维水流运动情况,结果与实测值拟合较好;根据水温与水体密度的关系,计算了不同工况下电厂温排水的三维扩散范围,分析了不同排水口位置对扩散范围的影响,所得取水口温升与物理试验值基本一致。研究表明该方法具有计算精度高、收敛快、节省计算工作量等优点,可以应用到河口海岸区域大规模潮流及温排水工程的数值计算中。

关键词：计算水力学斜对角笛卡尔方法三维数值模拟温排水潮汐运动

透水床面明渠湍流时空平均特征的大涡模拟与分析

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力学学报 2015年第5期47卷 713-721页

作者：韩旭何国建方红卫符松清华大学水利系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 清华大学工程力学系北京100084

基于大涡模拟数据,研究了理想粗糙透水床面明渠湍流的时空平均特性.考虑到空间异构性,对比分析了不同位置的时空平均流速、雷诺剪应力、构造剪应力、脉动幅度的垂线分布.结果表明:第一,顶层床面之上,空间异构性的影响较小,不同位置的双... 详细信息

基于大涡模拟数据,研究了理想粗糙透水床面明渠湍流的时空平均特性.考虑到空间异构性,对比分析了不同位置的时空平均流速、雷诺剪应力、构造剪应力、脉动幅度的垂线分布.结果表明:第一,顶层床面之上,空间异构性的影响较小,不同位置的双平均流速符合类似的对数分布,但由于透水床面影响,卡门常数较不透水床面小;在床面附近,空间异构性影响较大,不同位置的双平均流速分别符合线性分布与多项式分布;在透水河床内部,靠近底层球孔的双平均流速为上部球孔双平均流速的1.55倍.第二,床面之上,雷诺剪应力占总剪应力的95%以上,占有主体地位;床面附近,紊动较大,构造剪应力不能忽略,其值大约占总剪应力的15%.由于流场的各向异性,纵向与垂向的脉动幅度有所差异.

关键词：湍流大涡模拟双平均理论透水床面

三峡库区支流中水体的垂向掺混对于藻类生长的影响

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水利学报 2017年第1期48卷 96-103页

作者：高圻烽何国建方红卫黄磊清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

三峡水库蓄水之后库区支流水华问题给当地生态环境造成了较大影响,也引起了广泛的关注和重视,然而针对这一问题尚未取得很好的解释和解决方案。本文采用EFDC模型对于2008年坝前库区干支流的三维水动力和水质进行了数值模拟,并从水体垂... 详细信息

三峡水库蓄水之后库区支流水华问题给当地生态环境造成了较大影响,也引起了广泛的关注和重视,然而针对这一问题尚未取得很好的解释和解决方案。本文采用EFDC模型对于2008年坝前库区干支流的三维水动力和水质进行了数值模拟,并从水体垂向掺混的角度分析支流的水华现象。模拟结果成功再现了香溪河库湾中的温度分层和异重流现象,流场、温度场的计算值和实测值吻合较好。统计结果表明:长江干支流水动力特性的差异显著,干支流垂向紊动黏性系数、垂向紊动扩散系数沿垂线分布呈现出不同的形态,且长江干流的垂向掺混强度明显高于香溪河。同时,叶绿素浓度与垂向紊动扩散系数呈显著的负相关关系,随着水体垂向紊动扩散系数的增加,叶绿素浓度逐渐降低,这一规律的发现可为采用物理方法防治三峡库区支流水华打下基础。

关键词：三峡库区数值模拟紊流模型垂向掺混叶绿素浓度

浅析供水企业电气设备预防性试验技术及重要性

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城镇供水 2019年第4期 59-63页

作者：何国健北海市供水有限责任公司广西北海536000

预防性试验是电气设备运行和维护工作中一个重要环节,是保证电气设备安全运行的有效手段之一。电气设备的运行状态直接影响到企业的安全生产及经济效益,供水企业承担着整个城市安全供水,关系到人民的身体健康、生命安全,供水生产的不正... 详细信息

预防性试验是电气设备运行和维护工作中一个重要环节,是保证电气设备安全运行的有效手段之一。电气设备的运行状态直接影响到企业的安全生产及经济效益,供水企业承担着整个城市安全供水,关系到人民的身体健康、生命安全,供水生产的不正常,不仅给人民生活带来极大不便,甚至引起社会恐慌、动荡,因此,供水企业电气设备故障预防、诊断、检测工作显得尤为重要。本文就供水企业电气设备的预防性试验在现场实际工作中,一般可实现的检测项目及方法进行分析。

关键词：预防性试验检测方法及项目分析判断

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生物膜泥沙床面对水体紊动影响的实验研究

水利学报 2016年第8期47卷 1017-1024页

作者：程伟方红卫黄磊赖豪杰何国建清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

泥沙床面生长生物膜后水流紊动特性将发生变化,进一步影响到泥沙的起动,悬浮和输移特性。本文采用d50<0.1 mm的天然沙,对相同水流条件下无生物膜生长和有生物膜生长床面以上的水流内部结构进行研究。实验中采用多普勒声学流速仪(ADV)测... 详细信息

泥沙床面生长生物膜后水流紊动特性将发生变化,进一步影响到泥沙的起动,悬浮和输移特性。本文采用d50<0.1 mm的天然沙,对相同水流条件下无生物膜生长和有生物膜生长床面以上的水流内部结构进行研究。实验中采用多普勒声学流速仪(ADV)测量了垂向流速,对比分析了生物膜生长前后,时均流速、雷诺应力、紊动强度以及紊动猝发事件在垂向上的变化,并初步分析了这些变化对泥沙运动的影响。结果表明:生物膜生长后,同流量条件下的垂向平均流速增加,床面阻力减小;对比无膜沙床面,有膜沙床面在发生冲刷的水力条件下,雷诺应力、紊动强度均有所减小,从而会影响到悬沙的浓度分布;同时猝发事件发生率在垂向上的变化也使得生物膜泥沙床面的泥沙起动更加困难。

关键词：生物膜泥沙输移紊动特性