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浅海与湖泊三维环流及水质数值模拟研究和应用

发布时间:2022-02-09 10:49
  本文进行浅海、湖泊流场与水质数值模拟,研究从风作用下湖泊水流运动的基本特性出发,在Koutitas和韩国其等建立的风生环流数学模型的基础上,考虑了垂向涡粘系数沿深度变化,对其计算模式进行了改进,并对太湖风生水动力场进行模拟,取得满意的结果。相应地针对当前太湖环境保护问题,建立了一个三维水质模型,对污染太湖水体的主要污染指标(COD)进行模拟计算和分析,并提出太湖水污染防治的若干对策建议。 潮流和风生流都是浅海水流运动的基本形式,也是研究海岸河口水动力和环境问题的基本动力因素。为此,在前人研究的基础上,引用上述湖泊风生流场数值模拟成果,利用正交曲线网格技术,建立了正交曲线坐标下的海岸河口的三维水流数值模型和水质模型,并对长江口北支的水流动力场进行了模拟,同时应用三维水质模型计算了长江口北支的水质变化规律,数值研究风作用对水动力及污染物扩散的影响。 

【文章来源】:河海大学江苏省211工程院校教育部直属院校

【文章页数】:148 页

【学位级别】:博士

【文章目录】:
前言
第一章 绪论
    1.1 研究目的及意义
    1.2 浅海与湖泊水动力学研究回顾
        1.2.1 水动力学研究的方法
        1.2.2 数值模型的发展
        1.2.3 数值模型的分类
        1.2.4 三维水动力数值模型
    1.3 浅海与湖泊水环境问题研究综述
        1.3.1 水环境问题研究方法
        1.3.2 水质数值模型研究
        1.3.3 湖泊富营养化模型研究
    1.4 本文研究内容及方法
第二章 风生环流准三维数值模型
    2.1 风生环流的形成
    2.2 湖泊风生环流准三维数值模型的建立
        2.2.1 基本方程
        2.2.2 定解条件和求解方法
        2.2.3 垂向涡粘系数的选取
    2.3 太湖风生环流准三维数值模拟
        2.3.1 太湖湖泊及风场特征
        2.3.2 太湖风生流场的研究
        2.3.3 准三维数值模拟计算
    2.4 本章小结
第三章 三维水质数值模拟及应用
    3.1 湖泊三维水质数值模型
        3.1.1 三维模型的数值格式
        3.1.2 计算格式的稳定性与收敛性
        3.1.3 初始条件及边界条件选择
    3.2 太湖水环境现状及变化趋势
        3.2.1 太湖水质污染现状及变化趋势
        3.2.2 太湖富营养化现状及变化趋势
        3.2.3 太湖水污染主要来源
    3.3 太湖水质数值模拟
    3.4 太湖水污染产生的原因和对策分析
        3.4.1 太湖水污染产生主要原因
        3.4.2 太湖水污染防治对策
    3.5 本章小结
第四章 浅海三维水动力及水质数值模拟
    4.1 浅海三维数值网格生成
        4.1.1 边界拟合坐标原理
        4.1.2 函数及其导数在直角坐标系和曲线坐标系下的变换关系
        4.1.3 生成正交曲线坐标的方程
        4.1.4 调节因子的选择
        4.1.5 离散、求解及编程
        4.1.6 坐标
    4.2 浅海三维水流数值模型
        4.2.1 正交曲线坐标系下的水流运动基本方程
        4.2.2 边界条件
        4.2.3 计算方法
    4.3 长江口北支三维水流数值模拟
    4.4 长江口北支三维水质数值模拟
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
致谢
参考文献



本文编号:3616871

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