河流水質(zhì)的二維數(shù)值模擬.pdf

1、人類生存和生活的質(zhì)量與自然環(huán)境息息相關(guān)，而水環(huán)境質(zhì)量的研究是環(huán)境水力學(xué)的一個主要課題。本文在現(xiàn)代環(huán)境水力學(xué)基礎(chǔ)上，利用計算流體力學(xué)的知識，建立了一種模擬在天然河流中污染物的稀釋擴散過程的數(shù)值方法，并將這一種方法應(yīng)用到了長江、嘉陵江重慶城區(qū)段的水質(zhì)變化確定性研究中。 天然河流的污染物模擬和預(yù)測是環(huán)境水力學(xué)的一個重要領(lǐng)域，其二維和三維水質(zhì)模型，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。現(xiàn)有的水質(zhì)模型，包括QUAL-Ⅱ，對于耦合的水流水質(zhì)因素都是

2、依次分別進行模擬。本文根據(jù)這樣的思路對流場和濃度場分開進行模擬。對于河流流場，采用劃分流管的方法計算流場，并將有限體積法的思想應(yīng)用到流管，根據(jù)質(zhì)量守恒原理，在流管內(nèi)建立濃度場的有限體積。 工程上的水力計算一般都建立在Bernoulli方程的基礎(chǔ)上，采用河流分段處理，作累積流量圖法，按照一定方式劃分流管。本文采用等流量劃分。再在劃分的流管內(nèi)計算河流水力參數(shù)，其基本步驟在第三章中詳細(xì)給出。 我們將一個流管作為一個控制體積

3、，在河流流場的基礎(chǔ)上，就可以建立濃度場的控制體積網(wǎng)格。利用有限體積法，建立流管的二維水質(zhì)模型，其形式屬于對流擴散方程，利用算子分裂法進行離散求解；為克服網(wǎng)格Reynolds數(shù)的限制，采用上風(fēng)差分格式；選取合適的時間和空間步長，給出適定的初始條件和邊界條件下，可得出河流二維的水質(zhì)變化情況。與1989年重慶市環(huán)境科學(xué)研究所和重慶建院的試驗結(jié)果對比，我們可以判斷該方法在計算上是可靠的，模擬結(jié)果與理想結(jié)果相吻合。 本文是將流管劃分與有