【摘要】：水庫是重要的淡水資源庫,能實(shí)現(xiàn)水資源的綜合開發(fā)和利用,始終在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)建設(shè)中發(fā)揮著巨大的作用。但水庫攔截河流蓄水后,庫區(qū)水位壅高,水面積擴(kuò)大,流動(dòng)性減弱,其自凈能力相較于下游天然河道明顯較弱,極易造成污染物的富集;而庫內(nèi)水溫分層又進(jìn)一步減少了上下層之間的物質(zhì)交換,可能會(huì)增加水庫水質(zhì)持續(xù)惡化的風(fēng)險(xiǎn)。所以相較于關(guān)注水庫下游天然河道水環(huán)境,對(duì)水庫所帶來的環(huán)境問題的治理方法展開研究顯得更為迫切和重要。目前國內(nèi)外對(duì)水庫水溫和水質(zhì)分層的研究主要還是以近壩區(qū)水溫或水庫下泄水溫為分析對(duì)象,忽略了水庫自身分層流特性和水溫分布特性及變化。同時(shí)現(xiàn)有模擬對(duì)來流和熱交換等因素的作用、水庫內(nèi)分層流的型態(tài)(中心線位置、分層厚度、影響范圍)等都尚未進(jìn)行明確的討論和研究。因此,本文將著眼點(diǎn)放在水庫的分層流型態(tài)和水溫變化上,建立了更符合實(shí)際的水庫水溫湍浮力模型,所做的主要工作和取得的初步成果包括:(1)通過對(duì)水庫分層流理論基礎(chǔ)的學(xué)習(xí),介紹了水庫水溫水質(zhì)分層現(xiàn)象,說明了水庫水溫分層導(dǎo)致的密度分層是庫內(nèi)形成分層流的原因,并選定二維數(shù)值模擬為本文的基本方法。(2)通過對(duì)國內(nèi)外水溫模型的整理,在原有研究模型的基礎(chǔ)上補(bǔ)充了熱交換模型,并用C語言編譯UDF修改能量方程的源項(xiàng),在水體表面增加熱通量邊界條件,給定更符合實(shí)際的水庫進(jìn)水邊界條件,建立了考慮熱交換的立面二維水庫水溫湍浮力模型。(3)以美國陸軍工程師團(tuán)水道試驗(yàn)站的水庫物理模型試驗(yàn)的實(shí)測數(shù)據(jù)為依據(jù),對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證,證明了其對(duì)水庫水動(dòng)力和水溫模擬的準(zhǔn)確性和可靠性。(4)運(yùn)用上述模型對(duì)水庫水溫變化進(jìn)行模擬,驗(yàn)證該水庫在8月能夠形成穩(wěn)定的水溫分層,并對(duì)其穩(wěn)定分層期泄水過程進(jìn)一步模擬,分析了在熱交換條件下,從不同高程泄水時(shí)水庫內(nèi)分層流型態(tài)特征和水溫變化規(guī)律。經(jīng)過上述模擬分析和總結(jié),本文得出了水庫在年內(nèi)水溫結(jié)構(gòu)的周期性變化規(guī)律,并驗(yàn)證了在水溫穩(wěn)定分層期,在從不同高程分層泄水過程中,水庫內(nèi)能夠形成中心線高程與泄水高程對(duì)應(yīng)、厚度趨于穩(wěn)定的持續(xù)分層流動(dòng);分層流內(nèi)溫度梯度較大,分層流上方水溫逐漸接近來流水溫,下方水溫仍會(huì)處于分層狀態(tài)。因此,通過采取分層泄水的方法,能夠在遵循水庫水溫分層的自然規(guī)律條件下,對(duì)水庫分層流動(dòng)加以利用,下泄指定高程的“目標(biāo)水層”,改善水庫水質(zhì)及水環(huán)境,調(diào)整庫內(nèi)水溫分布,從理論上為實(shí)現(xiàn)水庫的多目標(biāo)調(diào)度提供了科學(xué)依據(jù)。
【圖文】：

圖２．１－１水庫水溫結(jié)構(gòu)示意圖逡逑除水溫外，水庫的主要水質(zhì)參數(shù)還包括：還原態(tài)物質(zhì)、渾度、ｃｏ２、溶解氧、逡逑生生物、礦物元素、鹽堿度等。與這些參數(shù)相關(guān)水質(zhì)參數(shù)及水生生物對(duì)水溫都逡逑敏感，因此水溫的變化和水溫的垂向分層，會(huì)直接導(dǎo)致這些參數(shù)（密度、溶解逡逑

圖２．１－２典型水溫分層型水庫主要水質(zhì)參數(shù)沿水深分布示意圖逡逑水溫是影響水庫水環(huán)境的決定性要素之一，當(dāng)水庫表層水體光照充足、溫度逡逑適宜、營養(yǎng)鹽含量超過特定數(shù)值和比例時(shí)，會(huì)導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，也為藻類等水逡逑生植物的生長提供條件，促成其暴發(fā)性生長，甚至引發(fā)“水華”。另一方面，深逡逑水層中溫度低，溶解氧含量較低，二氧化碳濃度高，形成還原環(huán)境進(jìn)而影響水中逡逑微生物活動(dòng)和有機(jī)物降解速率等生化過程，水庫溶解氧在垂向上也形成分層（王逡逑穎等，２００３）邋ｆ２４Ｉ：處于深層的水體溫度低，溶解氧含量不高，易造成厭氧環(huán)境，逡逑可能會(huì)加速庫區(qū)底泥中a惖氖頭�，蒂Z濾餑讜次廴荊ǎ遙澹睿錚歟洌簀澹茫保梗梗玻╁澹郟玻擔(dān)藎誨義霞又諫畈闥逯醒艄餑巖緣醬錚夂獻(xiàn)饔眉負(fù)醪荒芙�，水体件的钢e醪鉤湟蟈義纖路植愣頸蛔瓚希諢乖鎦恃躉偷撞閔錆粑饔孟攏畈闥逯械膩義先芙庋踔鴆澆檔�，而矚g纖勞齙乃Ｖ參锏氖逶詰撞砍粱�，覛堣要消杭{畈愫義狹勘揪筒桓叩難跗糜詵紙�，，棺R(shí)畈闥宓娜芙庋鹺考停踔鏈锏澆詠沐義系難嵫踝刺�，极易蒂Z卵現(xiàn)睪蠊ㄊ方ǔ玻埃保叮╁澹郟擔(dān)蕁Ｓ氪送�，水匡偍成后，辶x嫌捎謁饉�、溶解氧爹o姆植�，库区的水生生捂J郝湟渤氏址植閭卣鰨獗礤義

本文編號(hào)：2590769