多進(jìn)出水口湖泊水體推移及濃度場預(yù)測分析.pdf

1、修建引水工程越來越多地成為治理城市型湖泊水環(huán)境污染的有效手段，為盡可能地減少死水區(qū)，引水后湖泊一般具有多個(gè)進(jìn)、出水口，吞吐流成為湖流最主要的因素，其流場和濃度場的研究可以很好地預(yù)測和評(píng)價(jià)引水工程對(duì)湖泊水體水質(zhì)的改善效果。 本文以杭州西湖為例，建立了平面二維水動(dòng)力-水質(zhì)模型，采用有限體積法，運(yùn)用PHOENICS軟件，模擬了整個(gè)西湖的流場和濃度場，計(jì)算結(jié)果可視化。根據(jù)現(xiàn)狀引配水方案，設(shè)置了9個(gè)進(jìn)水口和10個(gè)出水口(流場模擬和濃度場模

2、模擬進(jìn)出口數(shù)目有所不同，流場模擬時(shí)為6進(jìn)10出，濃度場模擬時(shí)為9進(jìn)9出。)，整個(gè)計(jì)算域共剖分了400×400個(gè)網(wǎng)格。模擬計(jì)算了6種工況下的西湖水體流場，并給出了各種工況下西湖水體的流場圖。以總磷為模擬指標(biāo)建立了水質(zhì)模型，在入湖總磷負(fù)荷來源分析及測算的基礎(chǔ)上，確定了西湖總磷的主要來源為入湖溪流攜帶、西湖底泥釋磷、錢塘江引水?dāng)y帶，并測算了具體的數(shù)值作為濃度場計(jì)算的邊界條件。根據(jù)西湖2004年春夏秋冬四季實(shí)際引配水方案、總磷負(fù)荷來源及11個(gè)測

3、點(diǎn)的實(shí)測濃度數(shù)據(jù)的反演分析，得到了綜合沉降系數(shù)k。然后運(yùn)用這套模型和參數(shù)，在確定2005年春夏秋季的引配水?dāng)?shù)據(jù)后，預(yù)測了相應(yīng)的西湖水體穩(wěn)態(tài)濃度場，最后運(yùn)用2005年春夏秋季11個(gè)測點(diǎn)的濃度實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，計(jì)算值與實(shí)測值相當(dāng)接近，表明本文所建立的濃度場分析模型以及所確定的計(jì)算參數(shù)和邊界條件都是合理可靠的。 本文還運(yùn)用上述經(jīng)過驗(yàn)證的濃度場分析模型及計(jì)算參數(shù)，選取2004年的引配水和總磷濃度情況作為計(jì)算工況，進(jìn)行西湖非穩(wěn)態(tài)濃度場的數(shù)

4、值仿真分析，給出了西湖水體推移及濃度場演變的動(dòng)態(tài)過程。 流場、濃度場數(shù)值分析成果表明，目前西湖進(jìn)出水口配置和引配水流量分配方案總體來看是好的，尤其是增設(shè)西進(jìn)水域的4個(gè)進(jìn)水口和長橋?yàn)尺M(jìn)水口后，西進(jìn)水域和長橋?yàn)乘虻牧鲌龅玫胶芎玫母纳疲骱w總磷濃度平面分布比較均勻，整個(gè)西湖流場只有幾個(gè)死角區(qū)，且面積不大。 本文所建立的水動(dòng)力-水質(zhì)模型以及所采用的分析方法可為類似的多進(jìn)出水口湖泊流場及濃度場的數(shù)值仿真分析提供參考。