盐淡水交汇水域潮汐水流特性的三维数值模拟
本文关键词：盐淡水交汇水域潮汐水流特性的三维数值模拟 出处：《太原理工大学》2017年硕士论文 论文类型：学位论文
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【摘要】：盐淡水混合是河口水域常见的一种天然水文现象,河流汇入的淡水径流与含盐度较高的海水在河口水域潮汐水流的作用下相互掺混,涨潮时沿着河口上溯形成盐水入侵。这种现象随着淡水径流的减少而更加明显,对居民生活、工业生产以及农业灌溉都有较大的影响。所以研究盐淡水交汇水域盐度的时空分布,对合理开发水资源及环境影响评价具有重要意义,并具有较高的学术价值。本文结合物理模型试验的研究成果,利用ECOMSED水动力模型对从实际工程概化而来的河口地区盐淡水交汇潮汐水域的水流及盐度进行了三维数值模拟,并分析潮动力、河道径流量和河道水深对盐度分布规律的影响。具体的研究内容和成果如下:(1)通过查阅潮流和盐水入侵的相关文献,对该领域在国内外的研究现状及方法进行了较系统的阐述。并对前期物理模型试验所进行的相关工作做了比较全面的了解,对已有资料进行了处理分析。(2)结合研究内容,仔细研读ECOMSED模型源代码,对其进行适当的修改,并对程序进行调试和试运行,从而建立适用于所研究水域的三维数值模型。(3)针对物理模型的大、小潮2个试验组次,进行了潮流场和盐度场的数值模拟,分别给出了大、小潮典型测点的潮位、流速和流向,以及盐度测点的时空变化值,并与物模试验数据进行了对比分析,吻合良好。(4)在模型验证结果良好的基础上,对不同潮差、不同径流和不同下游水深的8组次进行了流场和盐度场的数值模拟。给出了不同情况下水域内盐度时空分布规律。(5)盐水在潮流的作用下呈往复运动特性,整体上从下游往上游的盐度值沿程减小,垂向上表层盐度小于底层盐度,在计算的组次内均不同程度地存在盐水楔。在河道的平直段,盐度的横向分布基本均匀;在弯曲段盐度呈右岸侧大于左岸侧的现象。(6)在模拟的范围内,相对而言潮差对盐度分布规律影响较小。随着潮差的减小,盐水上溯距离稍有减小,盐淡水掺混能力减弱,垂向分层现象较大潮明显;(7)在模拟的范围内,随着径流量的增大,淡水对盐分的稀释和掺混作用增加,盐水楔长度逐渐减小。当径流量由1 L/s增大为4 L/s时,盐水楔长度由46 m减小到了28 m。(8)在模拟的范围内,下游水深增加时,盐淡水分层现象越明显,盐水上溯距离增加。当下游水深由10 cm增大到13 cm时,盐水楔长度由32 m增大到了53 m。(9)计算结果表明ECOMSED模型基本能反映盐淡水交汇水域水流和盐分的混合特性,可用于分析盐分输移的机理以及预测盐度的分布情况。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P731.23;P343
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，本文编号：1320188
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