大伙房水库流场与 水温分布的数值模拟分析

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1、万方数据大连理工大学硕士学位论文基于守恒形式的二维数学模型，采用迎风格式的有限元方法研究了各种风况作用下太湖水体的运动特征。考虑到许多环境要素都存在着较大的垂直梯度，张利民等【l刿建立了一个三维数学模型，该数学模型主要适用于深水湖泊，并较好的体现了琵琶湖中环流结构形成的动力学机理。由于三维数值模型的计算程序设计比较困难，大大限制了其实用性，垂直方向的压缩被应用到水库水动力学的研究之中，朱耀华[20J首先将该方法应用于海洋环流的研究中并取得了令人满意的结果。黄平等【21J建立了三维隐式差分数学模型，并将其应用于湖泊三维风生流的研究当中，在墨水湖风生流的

2、数值模拟取得了较好的效果。胡维平以及朱永春，蔡启明等【2M3】均对太湖区域的水动力进行了三维数值模拟。杨具瑞【24】基于分层迭代的方法模拟了滇池的流场结构和特征。刘晓东【25J建立了水动力及物质输运的二维数学模型，对计算区域边界处以及水动力条件较为复杂的局部区域进行加密，可以较好的模拟实际模型边界上以及局部重要区域的流场和浓度场的变化。胡维平【26】建立了保守物质输运的三维模型，并将其应用于太湖的数值模拟中。龚春生等【27J基于有限元方法建立了一个二维数学模型，并利用该模型探究了玄武湖受不同风场作用产生的各种流态，结果表明该湖泊在当地风场的作用下会产

3、生三种不同的流态。董延超等[28J采用RNG方程对大伙房水库主溢洪道进行了数值计算，总结和分析了水库内流场的特征，数值模拟与物理实验结果吻合良好。管仪庆【29J基于非结构网格建立了相应的数学模型，采用有限体积法进行计算，研究和分析了闲林水库的水动力特性。李增【30J建立了二维水动力模型，研究了大伙房水库的水动力特性和生态水质的各种因素。潘晓东【31】基于Delft．3D软件系统建立了桃山水库的三维数值模型，利用该模型计算了水库的流场以及各种水质要素的变化，通过对结果的分析简单的预测了水库中可能出现的水环境问题。陈栋132j基于MIKEl1软件建立了三

4、峡水库一维水动力和水质模型，并利用该模型对库区及各条支流进行了数值模拟，研究了水库调度的改变对水库水动力的具体影响并取得较好的结果。王冠【33J在考虑气象条件和热力学条件的基础上建立了一个二维水动力数学模型，对拟建水库在夏季典型气候条件下流场及温度分布情况进行了研究。纪道斌等【34】基于实测数据分析了香溪河库湾的水动力特性，并对水动力特性产生的原因进行了研究和总结。陈青毅等【35J建立了三维水动力和物质输运数学模型，研究了河口水库的水动力特征和水体内的溶解物质交换。Shen和Wang等【36J基于FVCOM三维水动力模型计算研究了大伙房水库的水动力要

5、素和水体平均滞留时间，为水库的水质管理提供了理论支持。廖振华【37J应用Delft．3D软件研究了青草沙水库的流动规律，并分析了水库在正常运营条件下水体内物质的输运过程。万方数据大伙房水库流场及水温分布的数值模拟研究1．2．2水库水温模型研究进展60年代初，随着湖泊、水库的水环境问题的逐渐加剧，美国的相关机构对水库水温和水环境问题开展了较为广泛的勘察和研究工作。60年代末，Orlob等和Huber等人分别提出了WRE模型【38】和MIT模型【39】，这两个模型都基于水库入库和出库流量以及气象条件和水体表层热通量的作用研究了湖泊、水库水温的垂向变化。7

6、0年代末，一些学者提出了水库水温的垂向上混合分层数学模型。该模型基于能量角度进行水温计算，计算过程中主要考虑了水库库区表层风场传递给水体的能量和库区内部水体自身的势能，通过这两种能量的转化来分析温度的变化规律。首先对该模型加以应用的是Stefan和Ford，他们模拟和研究了三个温带湖泊在风力作用下的水温分布和垂向分层情况，取得了不错的结果【401。在此之后，Stefan和Ford[41】又将其他因素加入上述模型进行改进，使得改进后模型在计算水温时可以考虑水体不同层之间的混合和离岸距离的远近等。Imberger等【42】提出了一个水库水温和盐度的数学模

7、型，该模型主要适用于中小型水库的温盐计算。我国对于水库水温的调查和研究工作起步于80年代。1981年，水电院研究所为了满足水库水温研究的需要引进了MIT模型，并对该模型进行了一定程度的修改，经过多次验证之后，建立了水库水温的垂向一维模型14引。蒋红L44j在该模型的基础上，提出了一维对流模型并将其应用于溪洛渡水温的模拟中，其所建立的模型同时考虑了风力混合、热对流以及水面冷却等各种因素。李怀恩和沈晋等H5J建立了一维垂向水温数学模型，利用冯家山水库的水温观测资料与模型计算结果进行了对比验证，在验证结果较好的基础上，利用该模型对黑河水库的水温垂向分布规律

8、进行了模拟和预测，提出了具有参考价值的结论和建议。殷学鹏【46】提出了一个水库垂向水温计算的经验公式，指出水