河流一维与湖库二维水动力模拟研究与应用

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应用水动力学模拟模型,对水体的水动力学规律进行分析,是水环境分析的重要基础。本文通过建立河流、水库水动力学模型,对其水动力学规律进行模拟研究,从而为河流、水库环境规划和管理服务。  本文一维水动力模型的建立是由N-S方程开始,系统的推导出求解一维非恒定流方程的Preissmalm隐格式解法步骤,通过这种有限差分法对控制方程进行离散、求解。采用Fortran77语言对其实现编程。最后借助设定的模型例子,通过数据输入和输出,依靠计算机求解模型,得到离散时空点上变量的解,通过分析计算结果,充分验证了建模的正确性,从而实现河流水体一维水动力系统的数学描述,同时也验证了程序的正确性和可操作性。可推广应用于地表河网水体的水动力分析。  本文二维水动力模型是选择丹江口水库作为研究对象,引入基于公开代码EFDC模型软件对研究区域的水动力情况进行了数值模拟计算。借助荷兰Delft3D计算软件对计算区域进行网格剖分,采用的是有限差分法离散所建立的方程组。模拟计算以2007年的资料为基础,对模型进行方案的选取和参数率定,整个模拟期内计算水位与实测水位符合较好,误差率小于35%。以2008年的资料为基础,对建立好的模型进行验证,误差率小于30%,计算结果符合实际情况,可达到精度要求。二维水动力模型的建立将为以后丹江口水库的水质研究和预警研究提供了科学依据和技术支持,同时也对丹江口水库日后的规划、管理和保护等工作有一定的借鉴和指导意义。
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