發(fā)布時(shí)間：2020-05-21 08:18

【摘要】： 天然河流中的紊動(dòng)混合及輸移規(guī)律，，是一個(gè)在學(xué)術(shù)上及應(yīng)用上都具有重要意義的研究課題， 國(guó)內(nèi)外學(xué)者曾進(jìn)行大量的室內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)、理論分析和應(yīng)用研究，取得許多研究成果。本文在總結(jié) 分析前人研究成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)理論推導(dǎo)、現(xiàn)場(chǎng)資料分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，著重研究 天然河流中物質(zhì)的垂向紊動(dòng)混合、輸移的基本規(guī)律，并將這些規(guī)律運(yùn)用于數(shù)學(xué)模型的數(shù)值計(jì)算中。 首先研究了河流中點(diǎn)源污染物排放的垂向紊動(dòng)混合規(guī)律。通過(guò)理論推導(dǎo)，分別得到瞬時(shí)點(diǎn)源 和連續(xù)點(diǎn)源濃度場(chǎng)在垂向上達(dá)到全水深均勻混合的縱向距離的理論計(jì)算公式；進(jìn)一步研究排放口 至全水深均勻混合距離之間水域的污染物垂向紊動(dòng)混合過(guò)程，首次提出了部分均勻混合水深的新 概念，推導(dǎo)得到部分均勻混合水深隨縱向距離變化規(guī)律的表達(dá)式。用長(zhǎng)江南京段等實(shí)測(cè)資料驗(yàn)證 上述公式，取得較好結(jié)果。文中還分析了不同深度點(diǎn)源排放對(duì)濃度場(chǎng)的影響。 研究了河流中表面不同深度線源污染物排放的垂向紊動(dòng)混合規(guī)律。通過(guò)理論推導(dǎo)，得出任意 位置上瞬時(shí)線源濃度場(chǎng)的解析解表達(dá)式；推導(dǎo)得到表面不同深度線源排放時(shí)垂向部分均勻混合 水深隨縱向距離變化規(guī)律的函數(shù)關(guān)系，并建立了相應(yīng)變化規(guī)律的諾莫圖；導(dǎo)出了表面不同深度線 源在全水深均勻混合時(shí)的縱向距離的計(jì)算公式，應(yīng)用長(zhǎng)江口南通河段實(shí)測(cè)資料驗(yàn)證，得到一致結(jié) 果。 研究建立了部分水深均勻混合的二維水質(zhì)新模型。該模型去掉了傳統(tǒng)的全場(chǎng)水深平均二維 模型污染源一出排放口便在水深方向上均勻混合的假設(shè)，而將計(jì)算水域劃分為污染物濃度在垂向 上達(dá)到部分水深均勻混合及全水深均勻混合兩個(gè)區(qū)域，并將上述有關(guān)部分水深均勻混合及全水深 均勻混合的基本規(guī)律的研究成果應(yīng)用該模型中。用長(zhǎng)江河口段羅丹明示蹤劑瞬時(shí)源排放濃度場(chǎng)現(xiàn) 場(chǎng)跟蹤監(jiān)測(cè)資料對(duì)該模型進(jìn)行驗(yàn)證，并與傳統(tǒng)的全場(chǎng)水深平均二維模型的計(jì)算值進(jìn)行了比較。可 以看出，新建的部分水深平均水質(zhì)模型計(jì)算值與實(shí)測(cè)值符合較好，而傳統(tǒng)的全水深平均模型在排 放口近區(qū)范圍內(nèi)計(jì)算濃度值及污染帶范圍明顯小于實(shí)測(cè)值。因此新建立的部分水深平均二維水 質(zhì)模型與全水深平均模型相比具有更高的計(jì)算精度。新建模型與三維計(jì)算模型相比具有節(jié)約計(jì)算 河海大學(xué)博土學(xué)位論文（摘要） 資源、降低計(jì)算復(fù)雜度及提高計(jì)算效率等優(yōu)點(diǎn)。因此新模型具有較高的應(yīng)用價(jià)值。 研究了潮汐河口隨時(shí)間及空間變化的垂向紊動(dòng)混合規(guī)律。潮汐河口水流呈往復(fù)振蕩運(yùn)動(dòng)，本 文在分析潮汐河口水動(dòng)力特性基礎(chǔ)上，考慮了慣性力及重力等項(xiàng)的影響，通過(guò)理論推導(dǎo)得到潮汐 河口垂向紊動(dòng)交換系數(shù)的空間分布及時(shí)間分布的計(jì)算公式，以及垂向平均紊動(dòng)交換系數(shù)的時(shí)間分 布的計(jì)算公式，并將其應(yīng)用于潮汐河口的實(shí)際計(jì)算中。 最后，本文運(yùn)用擬合坐標(biāo)下的三維k。紊流模型對(duì)測(cè)驗(yàn)河段進(jìn)行計(jì)算，得到特征時(shí)刻該潮汐 河口段的水力要素及垂向紊動(dòng)混合系數(shù)的分布。用該模型對(duì)定點(diǎn)排放濃度場(chǎng)進(jìn)行模擬計(jì)算，并與 前述部分水深平均二維模型的計(jì)算值進(jìn)行比較分析。
【學(xué)位授予單位】：河海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2001
【分類號(hào)】：X522

【引證文獻(xiàn)】

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1 李志勤;水庫(kù)水動(dòng)力學(xué)特性及污染物運(yùn)動(dòng)研究與應(yīng)用[D];四川大學(xué);2005年

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本文編號(hào)：2673983