第一部分-环境与生态水力学 - IAHR中国分会

第 一 部 分 环 境 与 生 态 水 力 学
氏 力 系 数 ;c 为 污 染 物 浓 度 ,mg/m 3 ;A 为 河 道 过 水 断 面 面 积 ,m 2 ;Q 为 河 道 流 量 ,m 3 /s;Ex
为 纵 向 离 散 系 数 ,m 2 /s;dc/dt 为 生 化 反 应 项 ,mg/(m 3 × s);Sext 为 由 于 外 源 在 单 位 时 间 单
位 体 积 内 增 加 或 减 少 的 污 染 物 质 量 ,mg/(m 3 × s)。
3 数 值 离 散 求 解 方 法
平 面 二 维 水 流 方 程 在 空 间 上 采 用 有 限 元 加 权 余 量 法 离 散 , 此 方 法 网 格 划 分 灵 活 , 适 于 处
理 复 杂 多 变 的 边 界 地 形 条 件 。 时 间 上 采 用 隐 式 非 线 性 有 限 差 分 方 法 离 散 , 以 保 证 计 算 稳 定 性
和 精 度 。 对 控 制 方 程 进 行 离 散 后 得 到 非 线 性 代 数 方 程 组 , 采 用 Newton-Raphson 迭 代 方 法 求 其
数 值 解 。
一 维 水 质 方 程 采 用 有 限 差 分 法 中 的 六 点 交 替 隐 式 格 式 离 散 。 此 离 散 格 式 为 时 间 向 前 插
分 , 空 间 中 心 差 分 , 具 有 二 阶 精 度 。 离 散 后 采 用 追 赶 法 ( 双 扫 描 法 ) 求 解
4 模 拟 区 域
模 拟 区 域 为 香 溪 河 汇 流 口 至 上 游 25km, 三 斗 坪 坝 址 至 长 江 干 流 上 游 40km 范 围 内 。 计 算 区
域 概 化 以 1:5000 的 精 细 河 道 地 形 图 为 基 础 , 根 据 河 道 边 界 及 地 形 的 特 点 , 划 分 二 次 四 边 形 单
元 共 8340 个 网 格 。 网 格 及 观 测 点 布 置 如 图 1。
图 1 模 拟 区 域 网 格 观 测 点 布 置
5 计 算 结 果 与 分 析
应 用 上 述 水 质 模 型 , 计 算 了 水 库 不 同 谷 荷 流 量 、 调 峰 流 量 、 水 位 及 污 染 物 浓 度 对 香 溪 河
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水 质 的 影 响 。 通 过 计 算 得 到 香 溪 河 平 均 污 染 物 浓 度 及 水 质 速 率 变 化 规 律 。 所 谓 水 质 速 率 定
义 为 初 始 平 均 浓 度 与 一 天 后 平 均 浓 度 的 差 值 。 水 质 速 率 为 负 时 , 表 示 污 染 物 浓 度 增 加 , 水 质
恶 化 ; 水 质 速 率 为 正 时 , 表 示 污 染 物 浓 度 减 小 , 水 质 得 到 改 善 。
5.1 不 同 坝 前 水 位 对 浓 度 场 的 影 响
为 了 分 析 坝 前 不 同 水 位 对 香 溪 河 浓 度 场 的 影 响 , 将 谷 荷 流 量 设 为 定 值 5000 m 3 /s, 调 峰
流 量 设 为 定 值 10000m 3 /s, 分 别 计 算 了 不 同 污 染 物 浓 度 边 界 下 香 溪 河 水 质 速 率 , 计 算 结 果 见
表 1。
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