[1]黄德法,杨佳刚,欧阳竞一,等.基于格子 Boltzmann的植被对河道的流场和污染物输运的影响研究[J].水利与建筑工程学报,2023,(06):181-189.[doi:10.3969/j.issn.1672-1144.2023.06.026]
点击复制

基于格子 Boltzmann的植被对河道的流场和污染物输运的影响研究()
分享到:

《水利与建筑工程学报》[ISSN:1672-1144/CN:61-1404/TV]

卷:
期数:
2023年06期
页码:
181-189
栏目:
出版日期:
2023-12-30

文章信息/Info

作者:
黄德法1杨佳刚2欧阳竞一3高轩4
1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司,浙江 杭州 311122;2.湖北省水利水电规划勘测设计院有限公司,湖北 武汉 430070;3.四川省眉山市东坡区人民政府办公室,四川 眉山 620010;4.西北农林科技大学 水利与建筑工程学院,陕西 杨凌 712100
关键词:
数值模拟浅水方程对流扩散模型格子 Boltzmann污染物输运
分类号:
TV14
DOI:
10.3969/j.issn.1672-1144.2023.06.026
文献标志码:
A
摘要:
为了研究植被分布对河道输水能力及对污染物输运能力的影响机制,基于格子 Boltzmann数值模拟方法,将植被的阻碍作用概化为植被粗糙率,采用 D2Q16多速度浅水模型模拟计算植被区间隔分布的河道中的流场,再将计算得到的流场信息与 D2Q5对流扩散模型得到的污染物浓度场耦合,研究植被对流场以及污染物输运的影响。结果表明:河道纵断面植被区流速降幅、过渡区和中心区流速增幅均与植被密度呈线性正相关,横断面中心区流速远大于过渡区和植被区,植被区和中心区流速呈直线分布,且过渡区流速与植被密度呈二次幂相关,污染物浓度的衰减幅度与植被区间隔距离呈正相关性。植被能够改变污染物输运的轨迹,且能有效减少河道下游污染物的浓度。该研究可为城市人工生态景观建设中河道内人工布置植被的适宜密度和间隔提供参考。

参考文献/References:

[1] 吴宸晖,鞠茂森.河流生态修复的国际经验及对长江大保护的启示[J].水资源保护,2021,37(3):136-144.
[2] TempleDM.Velocitydistributioncoefficientsforgrass-linedchannels[J].JournalofHydraulicEngineering,1986,112(3):193-205.
[3] ElhakimO,SalamaM.Velocitydistributioninsideanda-bovebranchedflexiblerough-ness[J].JournalofIrriga-tionandDrainageEngineering,1992,118(6):914-927.
[4] LiYiping,DuWei,YuZhongbo,etal.Impactofflexibleemergentvegetationontheflowturbulenceandkineticen-ergycharacteristicsinaflumeexperiment[J].JournalofHydro-environmentResearch,2015,9(3):354-367.
[5] ArmaniniA,RighettiM,GrisentiP,etal.Directmeasure-mentofvegetationresistanceinprototypescaleDiscussion[J].JournalofHydraulicResearch,2009,47(3):384-386.
[6] 陆圣杰,朱 海,徐洁如,等.连续弯曲河道点源污染物输运特性三维数值模拟[J].水利水电科技进展,2023,43(2):16-26.
[7] 潘文浩.不同尺度密集粗糙与植被床面明渠流流场与总流特性研究[D].武汉:武汉大学,2018:2-15.
[8] 惠二青.植被之间水流特性及污染物扩散试验研究[D].北京:清华大学,2009:132-147.
[9] 鲁 俊,陆永平,李晓宇,等.含植被明渠水流特性三维数值模拟研究[C]//中国水利学会.科技创新与水利改革———中国水利学会 2014学术年会论文集(上册).2014-10-28,中国天津,河海大学出版社,2014:188 水利与建筑工程学报 第 21卷110-115.
[10] 白凤朋,杨中华,向爱农,等.浅水数学模型在植被影响河道水流运动中的应用[J].水电能源科学,2019,37(5):53-56.
[11] 槐文信,杨水草,杨中华,等.基于水深平均模型的植被水流数值模拟[J].深圳大学学报(理工版),2012,29(1):56-60.
[12] LiuX,LiuH,LiuY.TheoryandapplicationofLatticeBoltzmannmethod[C]//Inter-nationalConferenceonChemical,MechanicalandMaterialsEngineering(CMME2011),2011:270-275.
[13] BenziR,SucciS,VergassolaM.Thelatticeboltzmann-equationtheoryandapplications[J].PhysicsReportsReviewSectionofPhysicsLetters,1992,222(3):145-197.
[14] 彭碧涛.对流扩散方程的格子 Boltzmann方法研究[D].长沙:中南大学,2014:40-46.
[15] 杜海川.基于离散 Boltzmann方法的复杂曲线边界污染物输运模型研究[D].成都:四川大学,2022:41-62.
[16] PengYong,DuHaichuan,WangBo.Acurvedboun-darytreatmentfordiscreteBoltzmannmodelofshallowwaterflowsbasedonapartiallysaturatedmethod[J].JournalofHydraulicResearch,2023,61(3):346-355.
[17] 欧阳竞一.植被分布对河道流场及污染物输运影响的数值模拟研究[D].成都:四川大学,2023:55-102.
[18] MengJ,GuXJ,EmersonDR,etal.DiscreteBoltz-mannmodelofshallowwaterequa-tionswithpolynomialequilibria[J].Inter-nationalJournalofModernPhysicsC,2018,29(9):1850080.
[19] 费云龙.离散 Boltzmann浅水模型的开发与验证[D].成都:四川大学,2020:9-17.
[20] ZhouJianguo.A latticeBoltzmannmethodforsolutetransport[J].InternationalJournalforNumericalMeth-odsinFluids,2009,61(8):848-863.
[21] WangHD,CaterJ,LiuHF,etal.AlatticeBoltz-mannmodelforsolutetransportinopenchannelflow[J].JournalofHydrology,2018,556:419-426.
[22] PengY,ZhouJG,BurrowsR.Modellingsolutetrans-portinshallowwaterwiththelatticeBoltzmannmethod[J].Computers&Fluids,2011,50(1):181-188.
[23] BulatM,BironPM,LaceyJRW,etal.Athree-di-mensionalnumericalmodelinvesti-gationoftheimpactofsubmergedmacro-phytesonflowdynamicsinalargefluviallake[J].FreshwaterBiology,2019,64(9):1627-1642.
[24] GuanM,LiangQ.Atwo-dimensionalhydro-morpholog-icalmodelforriverhy-draulicsandmorphologywithveg-etation[J]. EnvironmentalModelling & Software,2017,88:10-21

相似文献/References:

[1]李凯,简文彬,周倍锐.某厂区防渗工程地下水数值模拟[J].水利与建筑工程学报,2012,(01):78.
[2]马兴涛,刘永军,孙永梅.洪水作用下CFRP加固的村镇砖混建筑有限元分析[J].水利与建筑工程学报,2012,(02):20.
[3]李俊娜,李捷,郭艳.闸后水流运动的SPH法数值模拟[J].水利与建筑工程学报,2012,(02):76.
[4]万璞佳,白国良.基于曲率模态差指标的框架结构损伤识别[J].水利与建筑工程学报,2012,(03):8.
[5]周乾.古建糟朽叠合梁受弯性能数值模拟研究[J].水利与建筑工程学报,2012,(03):20.
[6]祁元昊,张鑫,焦莹,等.南水北调供水前后京杭运河梁济段沿岸地下水埋深变化预测研究[J].水利与建筑工程学报,2012,(03):145.
[7]矫安德.路桥过渡段换填处治技术研究[J].水利与建筑工程学报,2012,(03):185.
[8]汪承志,任红卫,吴友仁.三级加筋挡墙稳定性数值模拟分析[J].水利与建筑工程学报,2012,(04):59.
[9]孙会想,沈才华.玻璃纤维锚杆注浆加固掌子面效果研究[J].水利与建筑工程学报,2012,(04):131.
[10]冯涛.交叉异型深基坑支护体系受力分析[J].水利与建筑工程学报,2012,(05):91.

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期:2023-08-24 修稿日期:2023-09-17
作者简介:黄德法(1982—),男,高级工程师,主要从事水工水力学等方面研究工作。E-mail:huang_df@hdec.com
通讯作者:高 轩(1998—),男,博士研究生,研究方向为水工水力学。E-mail:gaoxuan@nwafu.edu.cn
更新日期/Last Update: 1900-01-01