植被斑作用下生態(tài)河道水流結(jié)構(gòu)及縱向混合機(jī)理研究結(jié)題摘要

目前對(duì)生態(tài)河道的研究主要集中在河流生態(tài)恢復(fù)的研究，生態(tài)河道實(shí)踐工程的研究和生態(tài)河道影響因素的定性研究上。而對(duì)生態(tài)河道水流結(jié)構(gòu)特性是否有利于河勢(shì)的穩(wěn)定，行洪能力如何，污染物在生態(tài)河道中混合輸移行為如何變化等研究的較少。本研究將生態(tài)河道水流概化為多個(gè)典型形式的植被斑明渠水流，研究植被斑的水動(dòng)力學(xué)特性，揭示植被斑與河床斷面形狀形成二次流聯(lián)合作用下水流時(shí)均與紊動(dòng)特性，探究河床切應(yīng)力的分布，以實(shí)現(xiàn)植被斑與河床邊界對(duì)水流的控制，使得生態(tài)河道具有穩(wěn)定的河勢(shì)，以達(dá)到生態(tài)河道的可持續(xù)發(fā)展。進(jìn)而建立描述植被斑水流的三維水動(dòng)力學(xué)模型和水深平均二維模型，以及基于植被斑阻力模型的一維非恒定水流模型，以實(shí)現(xiàn)生態(tài)河道植被水流特性的數(shù)學(xué)描述。同時(shí)就植被斑內(nèi)與斑間動(dòng)量交換進(jìn)行分析，揭示植被斑對(duì)縱向混合的影響。在試驗(yàn)與理論分析基礎(chǔ)上給出植被斑作用下生態(tài)河道縱向離散系數(shù)的理論描述。該成果為生態(tài)河道設(shè)計(jì)和環(huán)境影響評(píng)估奠定基礎(chǔ)。

索結(jié)構(gòu)中的模態(tài)作用研究將從索結(jié)構(gòu)在簡(jiǎn)單激勵(lì)、復(fù)雜激勵(lì)條件下的多模態(tài)相互作用、索-梁組合結(jié)構(gòu)的模態(tài)作用、考慮模態(tài)作用下索結(jié)構(gòu)的全局分析等幾個(gè)方面展開，由此對(duì)索結(jié)構(gòu)在考慮模態(tài)作用情況下的非線性動(dòng)力學(xué)進(jìn)行更深入的研究，包括非線性響應(yīng)、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、分叉、混沌的研究，旨在進(jìn)一步發(fā)展索結(jié)構(gòu)的非線性動(dòng)力學(xué)，更加深入認(rèn)識(shí)索在考慮模態(tài)作用情況下的各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)性態(tài)，全面了解索結(jié)構(gòu)的各種運(yùn)動(dòng)性能的規(guī)律性。與此同時(shí)，以懸索為例對(duì)不同分析方法(直接法與離散法)在結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力學(xué)中的差別和影響進(jìn)行研究。從而更加豐富索結(jié)構(gòu)的非線性動(dòng)力學(xué)，為索結(jié)構(gòu)在工程實(shí)際中的廣泛應(yīng)用提供理論保證。同時(shí)為結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力學(xué)研究方法提供理論基礎(chǔ)。 2100433B

縱向混合，污水進(jìn)入寬淺河道后,先在垂向混合,然后沿橫向擴(kuò)散,當(dāng)在橫斷面上均勻混合后,向下游擴(kuò)散的現(xiàn)象。此時(shí),已不存在橫向展寬,主要是沿縱向擴(kuò)散,且以縱向離散為主。發(fā)生在離排污口較遠(yuǎn)的區(qū)域,屬于污水進(jìn)入河道后混合的一維縱向離散階段。

污泥絮體結(jié)構(gòu)與其脫水性能密切相關(guān)，了解污泥表面基本信息，探究污泥絮體形態(tài)結(jié)構(gòu)特征，可為改善污泥調(diào)質(zhì)效果提供新的信息和視角。目前，探討污泥調(diào)質(zhì)的作用效果基本上是沿用傳統(tǒng)的絮凝作用機(jī)理，對(duì)于污泥的調(diào)質(zhì)機(jī)理的討論較多地停留在宏觀指標(biāo)的定性分析和控制上，很少定量地研究污泥調(diào)質(zhì)作用下，其形態(tài)結(jié)構(gòu)與脫水性能的關(guān)系。本課題從污泥絮體的分形結(jié)構(gòu)出發(fā)，應(yīng)用現(xiàn)代結(jié)構(gòu)表征技術(shù)，結(jié)合分形理論，可以更接近真實(shí)地刻畫絮凝體結(jié)構(gòu)及其生長(zhǎng)模式。通過(guò)探討不同調(diào)質(zhì)方法和作用條件下，污泥絮體的結(jié)構(gòu)形態(tài)、強(qiáng)度、密實(shí)性等與脫水效率之間的關(guān)系，建立污泥脫水的分形結(jié)構(gòu)模型，為指導(dǎo)污泥調(diào)質(zhì)方法的選擇和過(guò)程控制提供理論依據(jù)。