《冰封河流的離散特性和水質變化規律研究》是依託清華大學，由陳永燦擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：冰封河流的離散特性和水質變化規律研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：陳永燦
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國東北地區大多數河流的冰封期漫長。冰封期間，水流速度減緩，污染物輸移擴散能力減弱，水質污染最為嚴重。出現冰蓋後，水流阻力加大，流速分布和紊動強度明顯不同於暢流期，由於氣候變化影響而冰封條件的不同，水流的離散特性和污染物的輸移擴散呈現出獨特的變化規律，河流水質隨之發生變化。本項目將採用現場實地勘測、文獻調研分析、室內水槽試驗、精細數值模擬、嚴密理論推導等手段，研究不同冰封條件對水體運動的影響及冰封河道流動結構對離散特性的影響，建立高效實用的數學模型和計算方法，在得到實驗與原型資料驗證的基礎上，精確模擬污染物在冰封河道中隨流運動軌跡以及濃度分布，分析冰封期河道水流的紊動擴散和縱向離散特性，揭示不同冰封條件下水流水質變化規律與環境效應。項目的研究對於冰水力學和環境水力學的發展具有重要的學術價值，也將為冰封期河流水環境的修復與保護提供有力的技術支撐。
結題摘要
河道冰蓋的形成改變了水流的阻力構成、流速分布和紊動特性，對冰封河流的水動力和水環境產生重大影響。課題以牡丹江幹流為主要研究目標，提出了判別主要污染物的IAHP方法，揭示了北方河流冰封期以點源污染為主的污染特徵。分析了冰蓋對流速分布和水體紊動的影響，比較了流速垂向分布不均勻和橫向分布不均勻對縱向離散的影響，得到了寬淺型河流的縱向離散以流速分布橫向分布不均勻為為主的結論，並提出了寬淺河流縱向離散係數估算的簡便方法。建立了冰封河流的縱向一維水流水質模型，分析了牡丹江城市江段主要污染物的沿程變化。基於紊動動能產生-耗散速率平衡理論，確定了適用於冰封河流的深度平均k-epsilon紊流模型的源項，並套用於北安河排污口污染混合區的模擬，分析了冰蓋的出現對混合區流動特性和混合特性的影響。研究成果促進了對冰封河流物質輸移擴散特性的認識，支撐了冰封期河流水環境的管理和保護。
