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delft3d模型在内河航道环保疏浚中的应用研究

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Delft3D模型在内河航道环保疏浚中的应用研究

作者：丁娟重庆交通大学

学位级别：硕士

泥沙的累积增加会对河道的正常作业产生一定的负面影响,甚至导致某些航道断航、某些港区不能作业等局面。与此同时,近年来许多内河航道的底泥污染也十分严重,若不处理,污染物将会重新释放回水中,对水体水质产生恶劣的影响。因而,对内河... 详细信息

泥沙的累积增加会对河道的正常作业产生一定的负面影响,甚至导致某些航道断航、某些港区不能作业等局面。与此同时,近年来许多内河航道的底泥污染也十分严重,若不处理,污染物将会重新释放回水中,对水体水质产生恶劣的影响。因而,对内河航道进行污染底泥的环保疏浚亟需展开。虽然环保疏浚可以清除河道的污染底泥,对航道通航及去除底泥污染物方面有很好的帮助,但是疏浚作业本身也会引起底泥的悬浮,以及附着在底泥中的污染物扩散入水体中,对水环境造成污染。因而对疏浚过程中的水环境进行数值模拟,可预测疏浚作业对水环境的影响,为疏浚作业提供合理的理论依据。本文的主要内容是模拟三峡航道疏浚过程中的水环境情况,选取三峡库区典型的淤积河段-忠县皇华城河段进行数值模拟。采用delft-3d软件,对忠县皇华城河段疏浚过程中的水动力及水质状况进行模拟运算。首先对忠县皇华城河段的水动力进行了模拟,然后在水动力的基础上,取疏浚点为排放口以点源形式排放,模拟了惰性污染物在水体中的迁移扩散情况。本文水动力模拟的内容是忠县皇华城河段2天内的水动力情况,为水质模拟提供基础。将模拟得到的流速分布图与河道的地形深度图比较,会发现流速较小的部分水深较浅,流速较大的部分水深较深,这是因为流速大的部分由于冲刷的作用泥沙淤积较少,而流速较小的部分则因为多年来泥沙的淤积而使水深较浅。模拟结果与实测资料基本符合,可用于进行下一步的水质模拟工作。水动力模拟前期数值流场还不稳定,不能用于以后的水质计算,后期流场计算基本稳定了,可用于之后的水质计算。本文水质模拟的内容是疏浚的12小时过程中的河道水环境变化情况,以及疏浚结束后8天内的河道水环境变化情况,可模拟出疏浚工程进行时对水环境的影响,以及疏浚结束后水体的恢复情况。通过对忠县皇华城河段的水质模拟,可以发现疏浚工程的进行对河道水质环境影响比较明显,尤其是在疏浚地点下方不远处,污染物浓度迅速上升,且上升很多,但是随着水流向下游方向污染物浓度上升得越来越少,且上升得越来越慢。当疏浚工程结束后,忠县皇华城河段的水体水质能够较快得到恢复。疏浚结束一天后污染物浓度基本已恢复到本底值,疏浚的影响基本消除,水体自净能力较好,疏浚工程对水环境的影响可以较快得到恢复。

关键词：三峡航道环保疏浚数值模拟水质影响 delft-3d

Hydrodynamic Modeling of the Gulf of Aqaba

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Journal of Environmental Protection 2012年第8期3卷 922-934页

作者： Ahmed Sayed Mohamed Ahmed Mohamed E. Abou-Elhaggag Hesham El-Badry department of Irrigation and Hydraulics Faculty of Engineering Cairo University Senior Environmental Engineer Resources and Environment Department Dar Al-Handasah (Shair and Partners) Cairo Egypt Geotechnical and Heavy Civil Engineering department Dar Al-Handasah (Shair and Partners) Cairo Egypt Irrigation and Hydraulic department Ain Shams University Cairo Egypt and Principal Resources and Environment Department Dar Al-Handasah (Shair and Partners) Cairo Egypt

The Gulf of Aqaba (GOA) is unique as it contains significant percentage of the world’s natural marine biodiversity. This unique environment is potentially vulnerable to pollution particularly at its northern tip. One of the major activities affecting the environment of the gulf is the man-made desalination plants that abstract sea water and dispose desalinated brine. In this context, the paper discusses the impact of the abstract and disposal activities on the GOA environment. A 3d hydrodynamic model was developed to cover the GOA. Relevant data were collected for 3d hydrodynamic modeling construction. delft-3d model developed by deltares was applied in this study. The 3d model reliability was confirmed since the model results have revealed the existence of a structure of primary eddies along the axis of the Gulf which was previously reported by different researchers. Further numerical simulations were carried out by incorporating various alternatives of seawater abstraction and desalinated brine disposal off the north and north east coast of the GOA. The developed GOA hydrodynamic model, at the present stage, is preliminary where the results provide qualitative assessment on the potential impacts on the water circulation. Accordingly, this study is considered a pace ahead for a better model development and validation in the future studies.

关键词： 3d Hydrodynamic Simulations Gulf of Aqaba Circulation delft-3d desalination

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桃山水库水动力和水质模拟研究

东北师大学报（自然科学版） 2011年第4期43卷 141-146页

作者：张怡盛连喜田竹君张琪东北师范大学城市与环境科学学院吉林长春130024 松辽流域水环境科学研究所吉林长春130021

delft-3d模型可以很好地模拟水域的水动力和一系列物理化学生物过程所造成的水质变化,运用该模型对黑龙江省的重要水源地———桃山水库的水动力和水质情况进行了模拟.结果表明:桃山水库水流流速较小,一般为10-3 m/s数量级,局部地方会... 详细信息

delft-3d模型可以很好地模拟水域的水动力和一系列物理化学生物过程所造成的水质变化,运用该模型对黑龙江省的重要水源地———桃山水库的水动力和水质情况进行了模拟.结果表明:桃山水库水流流速较小,一般为10-3 m/s数量级,局部地方会出现回流环流现象.出现突发污染事故时,水库自上游至下游的空间分布上,溶解氧(dO)质量浓度由1.00mg/L升高至7.30mg/L,氨氮(NH3—N)质量浓度由0.20mg/L降低至0.11mg/L.时间分布上,自2010年5月模拟之日起4个月后,坝址处dO和氨氮质量浓度分别为7.50mg/L和0.12mg/L,达到了水源地供水水质标准.

关键词： delft-3d 水动力水质模拟

感潮河段交汇区水流特性数值模拟——以宁波三江口为例

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南水北调与水利科技 2018年第6期16卷 171-177页

作者：戴文鸿胡涛丁梦娇谢谦城河海大学水利水电学院南京210098 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098 河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心南京210098

河流交汇为城市的发展提供了便利,对区域防洪、航运及河道演变影响重大。针对感潮河段交汇区域特有的非恒定往复流条件,以宁波三江口为例,运用delft-3d建立二维水动力数学模型。基于实测水文和地形资料,引入四种评估参数对模型进行了率... 详细信息

河流交汇为城市的发展提供了便利,对区域防洪、航运及河道演变影响重大。针对感潮河段交汇区域特有的非恒定往复流条件,以宁波三江口为例,运用delft-3d建立二维水动力数学模型。基于实测水文和地形资料,引入四种评估参数对模型进行了率定与验证。重点分析了洪、枯两季涨、落急时刻,交汇区流速分布及水面形态等水流特性。结果表明:涨潮时,交汇区流场可类比分叉水流;落潮时,则为交汇水流;交汇区顶点及左支入汇侧下游存在两个低流速区,并可形成分离区;汇流区流速整体呈落潮大于涨潮的趋势,洪、枯季间最大流速相近。此外,涨、落急时刻典型特征断面水面呈单一横比降,且落急时刻比降明显大于涨急时刻;落急时,交汇口水面呈混合层附近高,两侧低的"马鞍形"分布。

关键词：感潮河段交汇水流数值模拟流速分布水面形态 delft-3d

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哈达山水库水动力与水质模拟研究

人民黄河 2010年第8期32卷 61-62页

作者：潘晓东王伟卓唐健生田竹君中国地质科学院岩溶地质研究所广西桂林541004 吉林大学吉林长春130026 松辽流域水资源保护局吉林长春130000

利用哈达山水库枯水年的实测数据,基于delft-3d软件,建立适合哈达山水库的二维水动力数学模型,并得到COdCr浓度在库区的分布。结果表明：水流自上游向下游移动比较平稳,流速约为0.15 m/s;沿着水流方向,COdCr浓度呈现出一个连续的降低过... 详细信息

利用哈达山水库枯水年的实测数据,基于delft-3d软件,建立适合哈达山水库的二维水动力数学模型,并得到COdCr浓度在库区的分布。结果表明：水流自上游向下游移动比较平稳,流速约为0.15 m/s;沿着水流方向,COdCr浓度呈现出一个连续的降低过程;COdCr随季节变化较大,5—7月浓度最高,1—4月、10—12月浓度较高,8—9月浓度最低,全年峰值出现在6月,小于20 mg/L,符合饮用水标准。

关键词： delft-3d 水动力水质模拟哈达山水库

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花道泡水质模拟预测研究

安徽农业科学 2009年第21期37卷 10104-10106,10108页

作者：潘晓东唐健生田竹君李振兴中国地质科学院岩溶地质研究所广西桂林541004 吉林大学吉林长春130026 松辽流域水资源保护局吉林长春130000

delft-3d是由荷兰水力研究院(delftHydraulics)开发设计的三维或二维可视水动力-水质联合模拟软件系统,可全面仿真水域的三维或二维循环水流水质情况。该模型不仅考虑了复杂的流体力学问题和输送过程,还考虑到众多与有关水体相关的物理... 详细信息

delft-3d是由荷兰水力研究院(delftHydraulics)开发设计的三维或二维可视水动力-水质联合模拟软件系统,可全面仿真水域的三维或二维循环水流水质情况。该模型不仅考虑了复杂的流体力学问题和输送过程,还考虑到众多与有关水体相关的物理、化学和生物的相互作用,使仿真结果较先前使用的水质及水力模型仿真套件所作的预测更为可靠和准确。该研究以delft-3d软件为技术平台,对饮用水水源地花道泡引水初期的水质进行了模拟预测,初步确定了水体适合农业灌溉和生活饮用的时间,并且给当地的决策部门提出了一些建议。

关键词： delft-3d 水质模拟流体力学

京沪高速铁路阳澄湖特大桥不同施工方式下COd浓度模拟研究

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京沪高速铁路阳澄湖特大桥不同施工方式下COD浓度模拟研究

作者：席英伟西南交通大学

学位级别：硕士

京沪高速铁路是世界上一次建成线路最长、标准最高的高速铁路,也是建国以来投资规模最大的建设项目。阳澄湖是江苏省重要的淡水湖泊之一,也是苏州市重要饮用水源地之一。京沪高速铁路共有七处跨越阳澄湖,分段合计线路总长5900m,共有181... 详细信息

京沪高速铁路是世界上一次建成线路最长、标准最高的高速铁路,也是建国以来投资规模最大的建设项目。阳澄湖是江苏省重要的淡水湖泊之一,也是苏州市重要饮用水源地之一。京沪高速铁路共有七处跨越阳澄湖,分段合计线路总长5900m,共有181个桥墩位于阳澄湖水中。京沪高速铁路阳澄湖特大桥在dK1226～dK1263区间通过了阳澄湖水源保护区,桥梁的加设对湖区COd浓度场可能产生一定的影响。在桥梁前期设计过程中,施工方主要考虑两种施工方案,即：双排筑坝围堰施工方案和钢栈桥施工方案。经过多方论证,施工方最终选择双排筑坝围堰施工方案。本论文以京沪高铁跨阳澄湖特大桥施工技术及跨湖施工区域的水质现状、湖底地形地质、气象等资料为研究基础,采用delft-3d水力水质模拟软件的技术手段,对比阳澄湖西湖段的原始水质情况、双排筑坝围堰施工各阶段及钢栈桥施工各阶段湖泊水体中COd浓度,总结出在涉水施工的前提下对水环境COd浓度影响最小的施工方法。论文模拟结果可以为大型桥梁跨越重要水体的环保研究积累一定的经验,对今后我国高速铁路乃至公路的大小型涉水施工环保工作有一定的指导作用。本论文通过利用合理的水质模拟软件模拟研究得出结论,京沪高铁跨阳澄湖特大桥的双排筑坝围堰施工和钢栈桥施工对阳澄湖水体水质存在不同程度的影响,经过对比分析,双排筑坝围堰施工相对于钢栈桥施工对水体水质影响较小。

关键词：阳澄湖 delft-3d COd浓度软件模拟

松花江哈尔滨段主干流水动力及水质数值模拟研究

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松花江哈尔滨段主干流水动力及水质数值模拟研究

作者：刘佳娇哈尔滨师范大学

学位级别：硕士

经济和社会的发展离不开水资源,松花江作为我国七大江河之一,是沿岸城市工农业及生活用水的主要来源。哈尔滨位于松花江的中上游,对下游的三江平原甚至整个黑龙江的生态系统健康和经济发展都有至关重要的作用。科学地分析和评价松花江... 详细信息

经济和社会的发展离不开水资源,松花江作为我国七大江河之一,是沿岸城市工农业及生活用水的主要来源。哈尔滨位于松花江的中上游,对下游的三江平原甚至整个黑龙江的生态系统健康和经济发展都有至关重要的作用。科学地分析和评价松花江哈尔滨段水环境质量进行是对其进行有效的规划和管理的基础,对保证社会的可持续发展具有十分重要的意义。本文基于荷兰的delft3d模型,利用2013年的dEM影像,结合2014年的水文、水质实测数据,建立并验证了松花江哈尔滨段主干流的二维水动力及水质模型,分别模拟了枯水期和丰水期两段不同时期此江段的水动力及水质情况,对模拟结果进行了特征分析,并据此设计合理的预报方案,进行模型预报。结果表明,从整体上看,松花江哈尔滨段主干流水动力及水质情况随季节变化明显。delft3d模型的模拟结果较好地反应了研究江段的水位、水深、流场及水质的时空分布特征,该模型可以作为模拟此江段水动力与水质情况的有效工具。水动力模型可以应用于预报水位、水深等动力特征,为水资源分配、防洪减灾等方面的规划管理提供科学的依据;通过建立水质模型,可以对水体中水质污染物的时空变化分布规律进行合理的模拟和预测,得到污染物的仿真状态,为未来的水污染防治工作提供科学的依据。总之,本次研究所建立的松花江哈尔滨段主干流水动力—水质模型可以为未来该江段水资源的保护和管理提供有力的支持。

关键词：松花江哈尔滨段 delft-3d 水动力水质

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舟山六横近岸环流特性研究

舟山六横近岸环流特性研究

作者：周妹贞浙江大学

学位级别：硕士

环流是自然界水体中广泛存在的一种水力现象,它对其所处水域的流场特性、悬移物质的输移、地形的演变、近岸生物的生长环境等有着重要的影响,因而引起了许多学者的关注,对其形成、发展及特性进行了一定的研究。本文选择了舟山六横岛附... 详细信息

环流是自然界水体中广泛存在的一种水力现象,它对其所处水域的流场特性、悬移物质的输移、地形的演变、近岸生物的生长环境等有着重要的影响,因而引起了许多学者的关注,对其形成、发展及特性进行了一定的研究。本文选择了舟山六横岛附近海域作为研究海域,根据现有地形资料,结合六横近岸东北侧水域的水文实测资料,初步分析了六横近岸的环流情况。随后采用delft-3d软件中的FLOW模块,对六横东北侧的附近水域进行了三维数值模拟,在验证良好的模型基础上,结合实测分析结果,探讨了六横近岸环流的特点。实测结果分析表明,在由小岛屿引起的切向地形突变带存在较为明显的横向环流现象,涨潮时段环流基本为顺时针方向,落潮时呈逆时针方向。水下地形突变较明显地带,环流现象也较为明显,急流时刻环流的强度大潮大于小潮,而憩流时段小潮环流的持续时间长于大潮。另外,涨急时刻在A断面近岸坡折带近底层,憩流时刻在近岸水域都存在平面环流,涨憩刻较为明显,尤其在大潮期。区域垂向环流现象不明显。数模计算结果认为：在六横近岸坡折带及由小岛屿引起的切向地形突变带存在较为明显的环流现象,它们随着水动力条件的周期性变化而生成、发展和消亡。急流时刻环流基本稳定在坡折带附近,憩流时段环流存在时间约为0.5-2小时,一般在浅水侧生成,消亡于深水侧,环流影响范围在130-700m左右;环流方向自涨潮到落潮,由顺时针方向转为逆时针方向;小潮期急流时刻流速相对较小,憩流时段环流持续时间相对较长,影响范围较大。数模结果还显示,憩流时刻,尤其是涨憩时刻,坡折带附近平面环流现象较为明显。研究水域垂向环流不明显。总体而言,由实测数据分析及三维潮流数值模拟得到的环流结果基本吻合,本文较为成功地体现了舟山六横近岸的环流现象。

关键词：舟山六横环流 delft-3d 实测分析三维潮流模型切变地形