【水力學(xué)】-水力學(xué)實驗報告

一、名詞解釋：1、示蹤質(zhì)：某一種在水體中擴散和輸移時不發(fā)生化學(xué)和生化反應(yīng)的物質(zhì)，并且它的存在不會引起流場特性的改變。2、剪切流離散：剪切流中由于流速分布不均勻使污染物（或示蹤質(zhì)）隨流散開的現(xiàn)象，稱之為剪切流離散。3、時間連續(xù)源：污染源處所排放的污染物濃度大小隨時間保持不變。4、污染帶寬度：在不受邊界約束的情況下，橫向擴散的范圍可延伸至無窮遠，5%時，該點即認為是污染帶的邊界點。5、生化需氧量：在好氣性條件下，細菌把有機廢物氧化成二氧化碳、水和其它簡單無機物質(zhì)，其所需氧氣的數(shù)量稱為生化需氧量。6520℃55mg/l7（（DO,BOD等，在其它諸因素（如物理、化學(xué)、生物等）作用下隨時間和空間變化關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式。8BODBOD二、回答問題：1、簡述分子擴散的菲克定律，分子擴散方程，寫出其表達式及各項意義。答：分子擴散的菲克定律是：單位時間內(nèi)通過單位面積的溶解物質(zhì)的質(zhì)量與溶解物質(zhì)質(zhì)量濃度在該面積法線方向的梯度成比例，用數(shù)學(xué)表達式表示為：qDci i

c，分子擴散方程：t

D 2cDxx2 y

2czy2Dz

2cz2

其中c為溶質(zhì)濃度，Di為各個方向的分子擴散系數(shù)，q為擴散通量。i2、寫出一維分子擴散方程的基本解該基本解，該基本解對求解紊動擴散、剪切流離散有何意義？4Dt答一維分子擴散方程的基本解為：c(x,t)4Dt

exp(

x24Dt

)。當(dāng)知道一維分子擴散方程的基本解，就可以將紊動擴散、剪切流離散與分子擴散進行比較，3、污染源的移流擴散方程與分子擴散方程有何不同？如何利用分子擴散方程的基本解求解移流擴散方程？答：分子擴散方程研究的是污染物在靜水中的擴散。而移流擴散方程研究的x,xutx4、分子擴散系數(shù)D與紊動擴散系數(shù)E、縱向離散系數(shù)E意義有何區(qū)別？lED理屬性，它與流動狀態(tài)無關(guān)?？v向分散系數(shù)El

是通過類比分子擴散系數(shù)來定義的。El

反映了斷面流速分布不均勻所產(chǎn)生的縱向縱向?qū)α鞣稚⒆饔?，與分子擴散類似，對于一維分散方程來說，它在整個斷面上取一個值。5、離散與擴散有何區(qū)別?如何確定紊流管流的縱向離散系數(shù)、明渠水流的縱向離散系數(shù)？答：離散是由于流速沿斷面具有梯度，即流速沿橫斷面上的分布不均勻所產(chǎn)au* *K=5.86hu,h*6、定性繪制中心排放沿河道中心線及岸邊的縱向濃度分布曲線。說明岸邊排放的縱向濃度分布曲線與中心排放的關(guān)系。沿中心線分布沿中心線分布0C/C1.81.61.41.210.80.60.40.2000.050.1x0.150.2沿岸邊分布沿岸邊分布0C/C1.210.80.60.40.2000.050.1x0.150.2當(dāng)x=0.1所對應(yīng)的距離就是斷面上達到均勻混合所需的距離Lm，岸邊排放需要四倍的中心排放距離才能達到斷面上的均勻混合。7、何謂復(fù)氧？簡述復(fù)氧過程的途徑。答：水中氧氣不斷地消耗，同時也會得到補充，稱為復(fù)氧。途徑：除上游河8、何謂水質(zhì)模型？其意義何在？答：水質(zhì)模型是一些描述水體（如河流、湖泊等）的水質(zhì)要素（如 DO,BOD等，在其它諸因素（如物理、化學(xué)、生物等）作用下隨時間和空間變化關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式建立水質(zhì)模型的意義就是力圖把這些互相制約因（如水力學(xué)水文物理化學(xué)生物生態(tài)氣候等的定量關(guān)系確定下來對水質(zhì)進行預(yù)報，為水質(zhì)的規(guī)劃、控制和管理服務(wù)。三、計算題Q=103.7m3/su=0.07m/s，S=0.0005C=30kg/m* f u3Q=0.5m3/su試對廢水投放點分別位于明渠中心或側(cè)壁兩種情況下的橫向擴散進行研究。假定垂向擴散瞬間完成。計算上述兩種情況下在明渠整個寬度上達到完全混合所需要的距離。L=0.5kmL=20km1解:（1）橫向擴散系數(shù)：Ez中心排放Lm=0.1*uB2E

2=0.15hu*

=0.15*1.09*0.07=0.01145z90.62∴Lm=0.1*1.05*0.01145 =75.27kmuB2岸邊排放Lm'=0.4 =301.1kmEz(2)中心排放0.011450.01145*5001.05EExzu

=6.92

=16.15m同理當(dāng)L2=20km=20000m 2b=102.17m在500m處:c(xb=exp(-ub2

)=0.05=exp(-

1.05*b2

)得b=8.08mc(x,0) 4Exz

4*0.01145*5000.5kmM.

0..30h Ex/z1.05*1.09 *0.01145*500/1.05所以5%Cmax=0.079g/L濃度為最大濃度的50%處的b為：c(xb=exp(-ub2

)=0.5代入有關(guān)值得b=3.89mc(x,0) 4Exz濃度為最大濃度的90%處的b=1.52m濃 度 為 最 大 濃 度 的 80%~40% 處 的 b2.21m,2.79m,3.34m,3.89m,4.47m

依 次 為b-8.08-4.47-3.89-3.34-2.79-2.21-1.520c0.0790.6320.790.9481.1061.2641.4221.58b1.522.212.793.343.894.478.08c1.4221.2641.1060.9480.790.6320.07920km處斷面上最大濃度c(xb=exp(-ub2

)=0.05=exp(-

1.05*b2

)得b=51.12mc(x,0) 4Exz

4*0.01145*20000m.h Ex/z

.30

1.051.05*1.09 *0.01145*20000/1.05所以5%Cmax=0.013g/L濃度為最大濃度的90%處的b=9.58m濃 度 為 最 大濃 度 的 80%13.95m,17.63m,21.11m,24.59m,28.27m

40% 處 的 b 依次 為由岸邊排放濃度與中心排放濃度規(guī)律可知岸邊排放濃度是中心排放濃度的2倍四、計算題廢水經(jīng)初步處理后，五日生化需氧量為130毫克/升，排污量為75000米。河流20℃，溶解氧為飽和溶解度的75%解：BOD=130mg/L5BOD=2mg/L5T=20℃混合水溶解氧：75000m3/0.868m3/sT=20℃查表得O=9.17mg/Ls河水的溶解氧=9.17*75%=6.88mg/L混合水體溶解氧：

6*6.8860.868

=6.01mg/L50.868*1306*2=18.18mg/L0.8686初始生化需氧量L0= L(5) =

18.18

=25.48mg/L1k

(5)) 10.25*1初始氧虧D0=9.71-6.01=3.7mg/LU k k DXc= ln{k2k1

k2[1-（1

k2-1）1

L0]}0k 0.4 D 3.72= =1.6k 0.251

0= =0.145 k k=0.15L 25.48 2 10U=2.4*24=57.6km/日所以Xc=145.53kmkD=k1

L0 [exp（-xk/u）-exp（-xk/u）]+Dexp（-xk/u）1 2 0 2k2 1D=0.25*25.48 [exp（-x*0.25/57.6）-exp（-x*0.4/57.6）]+3.7*exp0.40.25（-x*0.4/57.6）=42.47*當(dāng)x=0.25*Xc=36.38kmD=6.15mg/L當(dāng)x=0.5*Xc=72.77km當(dāng)x=0.75*Xc=109.15km當(dāng)x=Xc=145.53km時D=8.47mg/L 單位x=036.3872.76109.14145.52181.9218.28254.66Do=5.473.017881.592020.893370.699850.84771.217141.72153x=291.04327.42363.8400.18436.56472.94509.32Do=2.298982.906053.512984.100024.654735.16995.64205氧垂度曲線氧垂度曲線氧垂圖65432100 36.3872.76109.1145.5181.9218.3254.7 291 327.4363.8400.2436.6472.9509.3525年有關(guān)環(huán)境水力學(xué)方面的研究論文，并說明其內(nèi)容摘要、主要觀點、研究方法及結(jié)論。20702060703S3SGISRSGPSBASIN、MIKESHEGENSCN、MMS3SGIS2060。（）：20072GIS摘要: 環(huán)境是人類賴以生存和發(fā)展的基本條件,環(huán)境污染問題已經(jīng)成為威脅人類生存的頭號問題之一,尤其是水環(huán)境污染更是直接危及到人類的生命和健康。本文以黃河某河段的硫化物污染為例,基