河流水环境数值模拟及可视化研究

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1、重庆大学硕士学位论文河流水环境数值模拟及可视化研究姓名：吴小一申请学位级别：硕士专业：流体力学指导教师：司鹄20060501重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要对河流水环境质量进行科学的分析评价和预测是对其进行有效的规划治理和管理的基础对保证社会经济的可持续发展具有十分重要的意义应用水动力学和水质模拟模型对水体的水动力学规律和污染情况进行分析预测是水环境分析和预测的重要基础本文通过建立河流水动力学和水质模型对河流水动力学规律和污染情况进行模拟研究并对模拟计算结果进行可视化处理使其能够清晰直观地表达出

2、来从而为环境规划和管理服务本文通过对环境影响因子的界定依据其运动变化的基本规律建立力学模型和理论模型通过数学简化为一系列的方程组构成整个问题的数学描述即建立复杂的水环境模型的抽象数学模型建立了河流水环境模型本文选择重庆主城区段嘉陵江作为研究对象采用经典的有限差分方法离散所建立的方程组数值计算仿真河流的水动力场和污染场引入荷兰Delft3D海洋河口计算软件对研究区域进行了前后处理和数值计算经过与实测资料的比较验证水动力场的计算结果符合实际情况可达到精度要求并在此基础上对嘉陵江沿岸几个大型工业企业的

3、排污情况进行水质模拟得到研究区域的污染物浓度分布情况嘉陵江水环境动力学的模拟表明在嘉陵江河道两旁的各个工厂企业对嘉陵江排放的污水在很大程度上导致了嘉陵江水质的恶化对比了岸边排污和中心排污两种方式之后得出结论岸边排污导致污染物在岸边缓流的作用下扩散速度慢易形成岸边污染带直接影响到江岸两侧的生态环境中心排污可以对污染物浓度很快稀释虽然影响范围大但是污染物浓度已经降得很低有利于河流的自净由于三峡工程的建立嘉陵江流速有减小的趋势会影响污染物的对流扩散可能引发岸边附近生态环境的恶化这对处于重庆繁华地带的沙

4、坪坝渝北和渝中区的经济和社会发展会带来不小的影响建议在重庆主城区嘉陵江段的环境规划和污染治理方面加大投入保证其正常的生产生活给排水需要在可视化方面采用MATLAB图形化技术对水动力学和水质模拟结果进行研究给出了用MATLAB对模拟计算结果进行可视化处理的技术内容和技术方法得出了嘉陵江河流速度以及污染物浓度随时间和空间变化的二维三维图形形成了一种实用的基于MATLAB的水动力学和水质模拟结果可视化技术文章最后结合环境规划和管理领域的研究采用系统规划中的多目标控制方法对重庆主城区流域的嘉陵江排污进行

5、了规划力图使污染物排放符合经济社I重庆大学硕士学位论文中文摘要会和环境的可持续发展突出计算机模拟可视化在其管理规划中的基础性作用关键词水环境模型数值模拟可视化环境规划和管理II重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTInordertokeepthesocialeconomytodevelopsustainablly,itisveryimportantthatthewaterenvironmentqualityisanalyzed,evaluatedandpredictedrationally

6、,anditisthereforeplanned,harnessedandmanagedefficiently.Toconductthewaterenvironmentanalysisandprediction,animportantbasicworkistoanalyzeandpredictthehyrodynamicbehaviorsandwaterpollutionsituationsofthewaterbodybasedonhyrodynamicsandwaterqualitymodel

7、s.Theobjectiveofthisworkistostudythehydrodynamicbehaviorandpollutionsituationinriverusinghyrodynamicsandwaterqualitymodels,andtovisualizethemodelingresultsanddisplaytheminaclearanddirectwaytoservetheplanningandmanagementforenvironmentaldepartment.Thi

8、spaperemploysthefinitedifferencemethodtodiscretethehydrodynamicsandwaterqualitygoverningequationsfornumericalsimulation,andobtainstheresultsofhydrodynamicsandconcentrationfieldsinsuccession.TheDelft3Disintroducedinthepro-andafter-processandnumericalc