城市景觀(guān)湖泊水力改善技術(shù)及其數(shù)值模擬研究.pdf

1、城市景觀(guān)湖泊通常是指位于大中城市城區(qū)或是近郊的主要供游客觀(guān)光旅游的中小型淺水湖泊，具有非常重要的旅游價(jià)值和生態(tài)環(huán)境意義。但是近些年由于我國(guó)工農(nóng)業(yè)建設(shè)的加速進(jìn)行，大量的工農(nóng)業(yè)和城市生活污水流入城市景觀(guān)湖泊，使得城市景觀(guān)湖泊的水體受到了嚴(yán)重污染，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。為了使城市景觀(guān)湖泊恢復(fù)生機(jī)，必須對(duì)水污染進(jìn)行治理，迫切需要為湖泊水質(zhì)改善的水力工程技術(shù)上有所創(chuàng)新，而引清布水已被證明是一種良好的水環(huán)境治理方法。
　　本文選取西湖為研究對(duì)象，

2、重點(diǎn)討論了西湖的水環(huán)境治理方法、平面二維水動(dòng)力數(shù)值模擬以及三維水動(dòng)力數(shù)值模擬。分別運(yùn)用SMS和Delft-3D軟件建立了多維數(shù)學(xué)模型，對(duì)西湖的各種引排水工況進(jìn)行模擬并且相互比較。采用SMS軟件對(duì)北里湖引清布水示范工程的各種布水方案進(jìn)行了模擬計(jì)算，得出了最優(yōu)布水方案。利用Delft-3D軟件建立了三維數(shù)學(xué)模型，重點(diǎn)就風(fēng)對(duì)西湖流場(chǎng)的影響進(jìn)行了模擬計(jì)算，特別是一些大風(fēng)工況下對(duì)西湖流場(chǎng)的影響，包括風(fēng)生流的形成經(jīng)過(guò)，混合流的情況以及臨界風(fēng)速的模擬

3、計(jì)算。
　　本文模擬計(jì)算結(jié)果表明，數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比顯示結(jié)果可靠。流場(chǎng)模擬結(jié)果表明，在引排水的作用下而不考慮風(fēng)場(chǎng)的情況下，西湖水流流態(tài)主要表現(xiàn)為吞吐流，吞吐流主要出現(xiàn)在西湖進(jìn)水口和出水口的連線(xiàn)上，吞吐流主要由水位比降驅(qū)動(dòng)，流場(chǎng)在垂線(xiàn)上基本沒(méi)有變化，西湖整體流速基本都處于mm/s量級(jí)，只有南湖進(jìn)水口和映波橋涵洞處的流速達(dá)到 cm/s量級(jí)，而且流態(tài)主要取決于各進(jìn)出口的流量分布。總體上說(shuō)，SMS和Delft-3D兩種模擬

4、計(jì)算方法都能較好的模擬西湖的流場(chǎng)基本情況，其中Delft-3D模擬軟件形成穩(wěn)定流場(chǎng)較快，并且能夠較好的模擬西湖吞吐流的現(xiàn)象；SMS計(jì)算的西湖流場(chǎng)某些區(qū)域的流速較Delft-3D模擬結(jié)果要大，例如各橋洞處流速更加符合實(shí)際情況。
　　只考慮風(fēng)場(chǎng)作用情況下的模擬結(jié)果表明，風(fēng)場(chǎng)作用約2小時(shí)后形成比較穩(wěn)定的風(fēng)生流場(chǎng)，流場(chǎng)在垂直方向上存在補(bǔ)償流，底層流向與表層流向相反。在特大風(fēng)作用下的混合流計(jì)算結(jié)果表明，西湖流場(chǎng)在垂直方向和水平方向上都存在環(huán)