论文题目: 浅水湖泊二维水流—沉积物污染水质耦合模型研究与应用
论文类型: 硕士论文
论文专业: 环境工程
作者: 敖静
导师: 阮晓红
关键词: 沉积物,浅水湖泊模型,有限体积,玄武湖
文献来源: 河海大学
发表年度: 2005
论文摘要: 大多数污染物在水环境中的迁移转化、归宿和沉积物的运动密切相关,然而在确定性数值模型实际应用过程中,沉积物对水体的影响经常被简化或被忽略,从而影响模拟的精度。本论文在前人研究的基础上,开展了以下几个方面的工作: (1) 在总结了国内外沉积物污染基本问题及沉积物污染水质模型研究成果的基础上,将水相和悬浮相污染物作为一个整体,结合泥沙模型,引入泥沙污染物吸附量,底泥释放量及冲淤引起的释放增量等物理量,推导建立了沉积物污染水质模型,并运用吸附动力学,空隙水扩散等模型,解决了泥沙吸附量和底泥的释放随时空变化的问题;在对浅水流动力学原理理解的基础上,学习演绎了从三维不可压流运动方程出发,对其沿垂向积分,逐步推求得二维浅水方程的整个过程,明确知道二维浅水方程由来的简化处理及本文推导的二维浅水方程中各项的物理意义; (2) 将构建的水质模型与赵棣华1996年开发的RBFVM-2D(River Basin 2D Water Quantity Finite Volume Method)的水量模型进行耦合,并利用了日益倍受青睐的限体积法对构建的二维水流—沉积物污染水质耦合模型进行求解,界面通量求解采用黎曼近似解通量差分裂格式FDS(Flux Difference Splitting); (3) 利用2004年5月玄武湖的调水实测资料,对构建的二维水流—沉积物污染水质模型进行率定和验证,确定了模型的可靠性;并将模型应用于南京玄武湖调水方案设计中,根据调水目标设计不同调水方案,对模拟结果分析,给出玄武湖调水的相对最优方案; (4) 对推荐的最优方案,进一步讨论考虑沉积污染后对水质模拟结果的影响;
论文目录:
第一章 绪论
1.1 研究的目的和意义
1.2 浅水湖泊湖流数值模拟的研究概况
1.2.1 湖泊水动力学基本模式的研究概况
1.2.2 数值计算方法概况
1.2.3 有限体积的发展与特点
1.3 沉积物-水质模型研究概述
1.3.1 污染物与沉积物作用机理的研究进展
1.3.2 模型的研究进展
1.4 本论文的研究工作和技术路线
1.4.1 本论文的研究工作
1.4.2 本论文的技术路线
第二章 二维浅水水流—沉积物污染水质耦合模型的建立
2.1 二维浅水水流方程的建立
2.1.1 浅水流动的力学含义
2.1.2 二维浅水水流方程的推导
2.1.3 二维浅水水流模型的分量形式
2.2 二维浅水水质方程的建立
2.2.1 沉积物污染水质模型的推导
2.2.2 模型中有关沉积物影响因素的确定
2.3 二维浅水水流—沉积物污染水质耦合模型
2.3.1 分量形式的耦合模型
2.3.2 向量形式的耦合模型
2.3.3 模型的结构框图
第三章 有限体积法求解耦合模型
3.1 控制微分方程积分离散
3.2 FDS格式求解法向通量
3.3 二阶无振荡格式对FDS的优化
3.4 初边值处理
3.4.1 开边界处理
3.4.2 陆地边界处理
3.4.3 内边界
3.5 源项处理
3.5.1 底坡项处理
3.5.2 底摩阻项处理
3.5.3 风应力项处理
3.6 求解的流程图
第四章 开发模型在玄武湖引调水工程方案设计中的应用
4.1 研究背景
4.2 计算区域
4.2.1 玄武湖流域范围和特征
4.2.2 玄武湖湖底地形
4.3 模型的率定与验证
4.3.1 玄武湖调水试验概况
4.3.2 网格布置
4.3.3 计算条件的选取
4.3.4 模型参数的确定
4.3.5 模型验证
4.4 引调水方案比选
4.4.1 引调水方案设计
4.4.2 网格布置
4.4.3 玄武湖调水方案水流计算结果分析
4.4.4 玄武湖调水方案水质计算结果分析
4.4.5 沉积物污染对水质计算结果的影响分析
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
发布时间: 2005-07-07
参考文献
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