瓯江河口平面二维水量—水质耦合模型研究及应用

论文摘要

瓯江为浙江省第二大江，位于浙江南部，从温州汇入东海。为拓展温州市区的发展空间，实现温州从滨江城市向滨海城市发展的战略目标的需要，自上世纪70年代，提出了瓯江南口封堵工程。该工程的实施，将改变瓯江河口地区的水流运动及水环境状况。因此，建立瓯江河口平面二维水量-水质耦合模型，进行南口工程实施后瓯江河口水环境影响分析，对于瓯江河口及邻近海域水环境保护具有重要的理论价值及实践意义。论文主要研究内容及其成果包括：（1）系统研究了平面二维水动力模型和水质模型的基本原理和相应的求解方法，选择Delft3D水动力模型和WASP5水质模型用于瓯江河口区域的水量水质数值模拟。（2）利用瓯江河口区域大潮期和小潮期的流场及其水质监测资料，对建立的瓯江河口水动力模型及水质模型，进行率定和验证。验证结果表明，所建立的模型具有较好的模拟精度，能够作为瓯江河口区域水环境模拟的工具。（3）利用WASP5水质模型提供的水量数据接口，通过插值法，由水动力模型网格节点的水位和流速推求水质单元体中心点及单元体界面间的平均流量，实现对Delft3D水动力模型和WASP5水质模型的耦合，建立了瓯江河口平面二维水量水质耦合模型。（4）利用所建立的瓯江河口平面二维水量水质耦合模型，研究了“南口”工程影响下，现状污染排口下的污染带变化情况及其对邻近水域水环境的影响，得出东全堵工程和西全堵工程都会加大污染排口污染带的影响面积，且东全堵工程影响大于西全堵工程，为“南口”工程的“东全堵”、“西全堵”工程方案比选提供了依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 河口水动力数学模型研究进展
• 1.2.1 河口水动力数学模型发展历程
• 1.2.2 河口水环境数学模型数值求解方法
• 1.3 河口水质模型研究进展
• 1.3.1 水质模型发展历程
• 1.3.2 水质模型在河口及海洋的研究进展
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 河口平面二维水量水质模型
• 2.1 水动力数学模型
• 2.1.1 模型概述
• 2.1.2 基本假定
• 2.1.3 控制方程及其求解
• 2.1.4 定解条件
• 2.2 水质数学模型
• 2.2.1 模型概述
• 2.2.2 基本方程及其求解
• 2.2.3 定解条件
• 2.2.4 模型输运机理
• 2.2.5 污染物模拟系统
• 2.3 水量水质模型耦合
• 2.3.1 耦合的基本原理
• 2.3.2 耦合程序设计
• 2.4 平面二维水量-水质耦合模型计算流程
• 第三章 瓯江口平面二维水量水质耦合模型
• 3.1 瓯江河口水动力模型建立
• 3.1.1 计算区域及网格
• 3.1.2 定解条件
• 3.1.3 模型参数选取
• 3.1.4 模型验证与讨论
• 3.2 瓯江河口水质模型建立
• 3.2.1 研究区域
• 3.2.2 水量数据文件
• 3.2.3 参数率定
• 3.2.4 模型验证
• 3.3 小结
• 第四章 “南口”工程影响下瓯江口水环境模拟
• 4.1 瓯江河口及“南口”工程概况
• 4.1.1 瓯江河口概况
• 4.1.2 “南口”工程概况
• 4.2 “南口”工程环境影响分析
• 4.2.1 污染源分析
• 4.2.2 计算工况分析
• 4.3 不同工况下水动力影响分析
• 4.3.1 “南口”工程对灵昆岛南、北口涨落潮潮量及分流比的影响
• 4.3.2 “南口”工程对灵昆岛北口流场的影响
• 4.3.3 “南口”工程对灵昆岛南口河段流场的影响
• 4.4 不同工况下环境影响分析
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 进一步研究工作
• 参考文献
• 致谢