龍?zhí)逗畡?dòng)力與污染物擴(kuò)散研究.pdf

1、本文以干旱地區(qū)城市景觀湖-太原市龍?zhí)逗檠芯繉?duì)象，以系統(tǒng)化研究思想為指導(dǎo)，形成了從研究對(duì)象踏勘調(diào)研到湖泊特性分析，從模型建立、數(shù)值模擬到方案設(shè)計(jì)與比較等體系化的技術(shù)方法。文章從龍?zhí)逗匀唤Y(jié)構(gòu)出發(fā)，建立龍?zhí)逗S水動(dòng)力模型及污染物輸移擴(kuò)散模型，進(jìn)行龍?zhí)逗畡?dòng)力與污染物擴(kuò)散數(shù)值模擬，揭示了龍?zhí)逗廴疚飻U(kuò)散規(guī)律及污染物在湖區(qū)的分布情況；并在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，針對(duì)龍?zhí)逗F(xiàn)狀自然結(jié)構(gòu)特性，從結(jié)構(gòu)形態(tài)、進(jìn)出水方式的結(jié)合上提出不同方案，模擬水動(dòng)力條件

2、的變化，分析比較改善影響因素后湖泊水動(dòng)力狀況的較佳運(yùn)行方式，為湖泊環(huán)境管理綜合決策提供科學(xué)依據(jù)。 本文的主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果： (1)資料收集與數(shù)值地形生成。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，了解太原市龍?zhí)逗匀唤Y(jié)構(gòu)，收集龍?zhí)逗\(yùn)行和水質(zhì)資料，把握龍?zhí)逗乃|(zhì)狀況；以龍?zhí)逗匦我?guī)劃圖為基礎(chǔ)并結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，生成數(shù)值地形，為水動(dòng)力及污染物輸移擴(kuò)散奠定基礎(chǔ)。 (2)水動(dòng)力研究?？紤]到龍?zhí)逗吔绲膹?fù)雜，建立貼體平面正交曲線網(wǎng)格與豎向σ坐

3、標(biāo)體系結(jié)合的正交曲線網(wǎng)格系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)N-S 基本方程進(jìn)行變換建立全變換坐標(biāo)系下的三維水動(dòng)力數(shù)值模型，采用AD工逐行法對(duì)方程組進(jìn)行離散求解。利用所建立的水動(dòng)力模型對(duì)不同定解條件下的水動(dòng)力狀況進(jìn)行模擬，模擬主要結(jié)果為：湖泊水動(dòng)力起主導(dǎo)作用的為風(fēng)生流，分層流速差異較大，湖泊內(nèi)部存在垂向環(huán)流。 (3)污染物輸移擴(kuò)散研究。建立龍?zhí)逗廴疚镂镔|(zhì)輸移擴(kuò)散三維數(shù)值模型，其數(shù)值求解方法采用ADI數(shù)值方法的改進(jìn)格式，將物質(zhì)輸移擴(kuò)散模型與三維水動(dòng)力

4、數(shù)值模型進(jìn)行耦合，模擬龍?zhí)逗廴疚镙斠茢U(kuò)散規(guī)律。模擬結(jié)果表明，污染物排入水體后擴(kuò)散方向主要由水流方向決定，并且基本與水流方向一致。在水動(dòng)力狀況較差處污染物濃度較高，特別是邊界區(qū)域擴(kuò)散很慢，污染物幾乎不向中湖右側(cè)擴(kuò)散，這與水動(dòng)力模擬結(jié)果一致。 (4)水動(dòng)力改進(jìn)方案設(shè)計(jì)與模擬。在分析龍?zhí)逗F(xiàn)有地形結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，結(jié)合水動(dòng)力模擬結(jié)果，針對(duì)影響水動(dòng)力狀況的影響因素提出水動(dòng)力改進(jìn)方案并進(jìn)行模擬，對(duì)各種改進(jìn)工況下的結(jié)果分析對(duì)比得出較佳方案，為