香溪河水文特性分析及水温水动力模拟研究

发布时间：2020-10-31 21:18

　　 自三峡水库2003年首次蓄水以来,其多条支流暴发了大规模的水华现象。水动力条件是水华暴发的基础,而水温结构又是水动力条件的重要组成要素。因此,研究水体水温水动力条件的变化对于水华暴发的水体具有重要意义。本文分析了香溪河2003-2012年10年内的水文特性变化特征,初步掌握了香溪河水华暴发的水文背景特点。通过建立的香溪河流域的三维水温水动力模型,对香溪河与长江交汇河段的水位变化关系、流场、温度场等进行了模拟研究。得出的主要结论如下:(1)在降雨量和上游来流量越小的年份,香溪河流域水华暴发的次数有增加的倾向。在月均降雨量超过8 mm或月均流量超过85 m3/s时,均无水华发生。除2008年1月初出现异常低温现象外,其他年份年际间平均气温变化幅度较为稳定,年内变化趋势均为以7月份为峰值的单峰曲线。水华有从对温度要求相对较低的春季水华向温度要求较高的夏季水华演变的趋势。研究区内长江段水位变化幅度较香溪河上游的大。水华暴发月份的水位波动均相对较小,水位滑动5日平均变幅大部分在0.5 m以下,这种相对稳定的水体结构有利于水华的暴发。(2)依据实测数据建立了研究区三维水温水动力模型,对研究区的流场和温度场进行了模拟。结果显示:干流仅对河口一定范围内(2 km左右)表层、中层和底层流速影响较明显,对其他各点可认为无影响。对各层流速影响的大小取决于香溪河河口与长江干流交界处存在的表层环流与该点处的底部垂向环流影响的相对大小。干流河段表层、中层、底层的水温变化规律一致,升温和降温速率均慢于香溪河河段。(3)香溪河上游来流对沿河道各点表层和中层流速的影响大于对底层流速的影响,从香溪河上游到下游,除个别点外各层流速均呈减小趋势。研究区表层水温在升温阶段,在临近河口的香溪河河段均出现了一段异常的低温区,分析发现这是由于垂向环流将中底层的低温水带入表层造成的。
【学位单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：P333
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景
        1.1.1 大型深水库的水温分层现象
        1.1.2 三峡水库及长江干流水温分层状况
        1.1.3 香溪河水温结构成因的特殊性
    1.2 研究的目的和意义
    1.3 研究进展
        1.3.1 水温国内外研究进展
        1.3.2 水库水温的研究方法
        1.3.3 香溪河水温的研究进展
    1.4 研究内容与技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
第2章 香溪河水文及水华暴发特性分析
    2.1 香溪河流域概况
    2.2 香溪河水文特性分析
        2.2.1 香溪河多年降雨量变化
        2.2.2 香溪河多年气温变化
        2.2.3 香溪河多年流量变化
        2.2.4 香溪河多年水位变化
    2.3 香溪河水华暴发与水文特性变化
        2.3.1 水华暴发与降雨量变化
        2.3.2 水华暴发与气温变化
        2.3.3 水华暴发与上游来流量变化
        2.3.4 水华暴发与水位变化
    2.4 本章小结
第3章 香溪河水温水动力数值模拟
    3.1 模型简介
        3.1.1 控制方程
        3.1.2 模型结构
        3.1.3 EFDC模型的优势
    3.2 水动力水温模型构建
        3.2.1 资料分析与数据准备
        3.2.2 空间概化与网格划分
        3.2.3 初始条件与边界条件
    3.3 结果分析
        3.3.1 流场分析
        3.3.2 温度场分析
    3.4 本章小结
第4章 结论与建议
    4.1 结论
    4.2 建议
参考文献
致谢
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本文编号：2864522