基于MIKE21的西安昆明池（试验段）换水能力特征研究
发布时间：2021-03-06 03:36
以西安昆明池（试验段）为研究对象,基于MIKE21建立二维水动力-染色剂耦合模型,对昆明池（试验段）的换水能力进行了定量的研究分析。结果表明:受人工岛及湖岸地形影响,昆明池（试验段）流场多形成大小不一的环流,湖区流速在0. 004～0. 09 m/s之间,且较大流速多出现在人工岛及湖岸附近;换水周期沿水体主流方向大致呈阶梯递增趋势,其中西部湖区换水周期普遍大于东部湖区;整个湖区换水能力快慢并存,约10%的水域换水周期不超过10 d,40%的水域换水周期不超过17 d,70%的水域换水周期不超过34 d,不足10%的水域换水周期在35 d以上;提高西部湖区水体的换水能力,避免其出现水质恶化问题,是保障整个昆明池（试验段）水环境系统健康可持续运行的关键所在。
【文章来源】：水资源与水工程学报. 2020,31(01)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
研究区概况
(3)模型模块的选择。水动力模块(HD)是模型模拟的基础，主要通过对研究区域的地形网格化处理、控制网格干湿条件、选取合适的求解方法并考虑模型的输入输出作用，从而计算出模拟的研究区水深和流场分布规律。对流扩散(AD)模块通过设置不同类型的扩散系数模拟物质在水体中经过对流和扩散过程而发生的扩散现象特征，其优点在于忽略了污染物质在水中运移时发生的复杂的物理、化学、生物及生态过程，突出了区域水体流场的作用。考虑湖区的水体环境及研究目的，本次模拟选用水动力模块和对流扩散模块作为研究手段。(4)定解条件的确定。湖岸及湖心岛边界面的法相流速为零，设为零法向流速的陆地边界;进水口为流量，设定为实测的随时间变化的流量边界。出水口为水位，设定为实测的水位边界;模型输入项主要还包括湖区风速风向及降雨蒸发，皆设定为在空间上恒定，随时间变化。
根据实测水位数据对模型进行反复率定，调参得到的模型主要参数为:干湿网格临界水深为0.05 m、Smagorinsky系数为0.28、曼宁糙率系数为28 m1/3/s。再利用研究区中龙头监测点7月份实测水位数据对模型进行验证，验证结果如图3所示，模拟过程水位与实测基本一致。为了进一步对模型结果优劣做出定量评价，本文采用Wilmott提出的统计学方法[25]，计算Skill值，来表示模拟值M与实测值D的偏差、模拟值与实测值均值的偏差的相关程度。其计算公式如下。
【参考文献】：
期刊论文
[1]人工岛对金梦海湾水体交换的影响[J]. 匡翠萍,俞露露,顾杰,董智超,宋竑霖,朱磊. 中国环境科学. 2019(02)
[2]城市补水型人工湖生态系统构建方案初探[J]. 余帆洋,鲁胜,廖国庆,张明珠,庞志研,李丹. 环境工程. 2018(11)
[3]基于MIKE 21模型的洋河水库水质模拟[J]. 李大鸣,卜世龙,顾利军,姚志帆,张弘强,李彦卿,陈硕. 安全与环境学报. 2018(03)
[4]基于数值方法的城市人工湖泊水体交换研究[J]. 许莉萍,高学平,张晨,王川. 水利水电技术. 2018(06)
[5]水资源效益与城乡供水一体化发展耦合效应分析——以洛川县为例[J]. 夏伟,周维博,李文溢,何庆龙. 水资源与水工程学报. 2018(03)
[6]城市人工湿地对人工湖水体净化效果研究[J]. 石心慧,徐淑霞,潘彦硕,王幽静,张继冉,吴坤,张世敏. 河南农业大学学报. 2017(06)
[7]基于GI理论的LID措施在居住区人工湖生态系统建设中的应用[J]. 殷方亮,刘寒寒,黄天寅,郭富城,田永静,王涌涛,胡金梅,周新全,赵硕,朱其龙. 给水排水. 2017(08)
[8]普兰店湾水体交换数值模拟研究[J]. 姜恒志,崔雷,于大涛,张浩,王涛,张冲. 海洋环境科学. 2017(01)
[9]基于水质改善目标的太湖适宜换水周期分析[J]. 王冼民,翟淑华,张红举,胡维平,李钦钦,韩涛. 湖泊科学. 2017(01)
[10]鄱阳湖换水周期与示踪剂传输时间特征的数值模拟[J]. 李云良,姚静,李梦凡,张奇. 湖泊科学. 2017(01)
博士论文
[1]人工湖泊水质演变规律及水环境调控研究[D]. 许莉萍.天津大学 2016
[2]浅海与湖泊三维环流及水质数值模拟研究和应用[D]. 王惠中.河海大学 2001
硕士论文
[1]城市人工湖水动力特性与水质变化规律研究[D]. 赵正文.西安理工大学 2018
[2]城市人工生态湖区空间形态构成研究[D]. 陈东.湖南大学 2017
[3]城市景观湖泊水力改善技术及其数值模拟研究[D]. 叶上扬.上海交通大学 2011
本文编号：3066370
【文章来源】：水资源与水工程学报. 2020,31(01)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
研究区概况
(3)模型模块的选择。水动力模块(HD)是模型模拟的基础，主要通过对研究区域的地形网格化处理、控制网格干湿条件、选取合适的求解方法并考虑模型的输入输出作用，从而计算出模拟的研究区水深和流场分布规律。对流扩散(AD)模块通过设置不同类型的扩散系数模拟物质在水体中经过对流和扩散过程而发生的扩散现象特征，其优点在于忽略了污染物质在水中运移时发生的复杂的物理、化学、生物及生态过程，突出了区域水体流场的作用。考虑湖区的水体环境及研究目的，本次模拟选用水动力模块和对流扩散模块作为研究手段。(4)定解条件的确定。湖岸及湖心岛边界面的法相流速为零，设为零法向流速的陆地边界;进水口为流量，设定为实测的随时间变化的流量边界。出水口为水位，设定为实测的水位边界;模型输入项主要还包括湖区风速风向及降雨蒸发，皆设定为在空间上恒定，随时间变化。
根据实测水位数据对模型进行反复率定，调参得到的模型主要参数为:干湿网格临界水深为0.05 m、Smagorinsky系数为0.28、曼宁糙率系数为28 m1/3/s。再利用研究区中龙头监测点7月份实测水位数据对模型进行验证，验证结果如图3所示，模拟过程水位与实测基本一致。为了进一步对模型结果优劣做出定量评价，本文采用Wilmott提出的统计学方法[25]，计算Skill值，来表示模拟值M与实测值D的偏差、模拟值与实测值均值的偏差的相关程度。其计算公式如下。
【参考文献】：
期刊论文
[1]人工岛对金梦海湾水体交换的影响[J]. 匡翠萍,俞露露,顾杰,董智超,宋竑霖,朱磊. 中国环境科学. 2019(02)
[2]城市补水型人工湖生态系统构建方案初探[J]. 余帆洋,鲁胜,廖国庆,张明珠,庞志研,李丹. 环境工程. 2018(11)
[3]基于MIKE 21模型的洋河水库水质模拟[J]. 李大鸣,卜世龙,顾利军,姚志帆,张弘强,李彦卿,陈硕. 安全与环境学报. 2018(03)
[4]基于数值方法的城市人工湖泊水体交换研究[J]. 许莉萍,高学平,张晨,王川. 水利水电技术. 2018(06)
[5]水资源效益与城乡供水一体化发展耦合效应分析——以洛川县为例[J]. 夏伟,周维博,李文溢,何庆龙. 水资源与水工程学报. 2018(03)
[6]城市人工湿地对人工湖水体净化效果研究[J]. 石心慧,徐淑霞,潘彦硕,王幽静,张继冉,吴坤,张世敏. 河南农业大学学报. 2017(06)
[7]基于GI理论的LID措施在居住区人工湖生态系统建设中的应用[J]. 殷方亮,刘寒寒,黄天寅,郭富城,田永静,王涌涛,胡金梅,周新全,赵硕,朱其龙. 给水排水. 2017(08)
[8]普兰店湾水体交换数值模拟研究[J]. 姜恒志,崔雷,于大涛,张浩,王涛,张冲. 海洋环境科学. 2017(01)
[9]基于水质改善目标的太湖适宜换水周期分析[J]. 王冼民,翟淑华,张红举,胡维平,李钦钦,韩涛. 湖泊科学. 2017(01)
[10]鄱阳湖换水周期与示踪剂传输时间特征的数值模拟[J]. 李云良,姚静,李梦凡,张奇. 湖泊科学. 2017(01)
博士论文
[1]人工湖泊水质演变规律及水环境调控研究[D]. 许莉萍.天津大学 2016
[2]浅海与湖泊三维环流及水质数值模拟研究和应用[D]. 王惠中.河海大学 2001
硕士论文
[1]城市人工湖水动力特性与水质变化规律研究[D]. 赵正文.西安理工大学 2018
[2]城市人工生态湖区空间形态构成研究[D]. 陈东.湖南大学 2017
[3]城市景观湖泊水力改善技术及其数值模拟研究[D]. 叶上扬.上海交通大学 2011
本文编号：3066370
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