水库水温三维模型的应用

第28卷第2期2015年4月污染防治技术POLLUTIONCONTＲOLTECHNOLOGYVol．28，No．2Apr．，2015水库水温三维模型的应用高松峰1，杨倩琪2(1．江苏省环境科学研究院，江苏南京210036;2．南京理工大学，江苏南京210094)摘要:水库的兴建，对水资源的合理开发利用及当地的经济和社会发展，起着巨大的推动作用，但筑坝建库又改变了工程所在河流尤其是水库库区的环境条件，这就伴随着产生一系列的环境影响。其中水库水温分层问题就是其中的一个重要方面，它将造成水体中诸多水质参数的变化。文中根据水库水温分层的特性，采用三角形网格离散计算区域，采用有限体积法离散控制方程，建立水库水温三维数学模型，并应用于Johnson的水库实验模型。计算结果与实测值吻合较好。该模型可以为进一步研究水库水温结构及其演变规律提供技术支撑。关键词:水库;水温分层;三维模型中图分类号:X11文献标识码:AApplicationofＲeservoirWaterTemperature3－DModelGAOSong－feng1，YANGQian－qi2(1．JiangsuProvincialAcademyofEnvironmentalScience，Nanjing210036，China;2．NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstract:Theconstructionofreservoirplaysagreatpushingeffectontherationaldevelopmentandutilizationofwaterresourcesandlocaleconomic－socialdevelopmentaswell，butalsochangestheenvironmentalconditionoftheriversandparticularlytheres-ervoirdistrict，sothataseriesofenvironmentalimpactsareaccompaniedwiththechanges．Ｒeservoirwatertemperaturestratificationisoneoftheimportantaspects，whichwillcausealotofchangesinwaterqualityparameters．Accordingtothewatertemperaturestratificationcharacteristicsofreservoir，areservoirwatertemperature3－DmathematicalmodelhasbeenestablishedwiththeuseofTrianglegriddiscretingcomputingregionsandtheFiniteVolumeMethoddiscretingcontrolequation，andappliedinJohnson'sreser-voirexperimentalmodel．Thecomputedresultsareingoodagreementwiththemeasuredvalues．Themodelisprovidedtechnicalsupportforfurtherstudyofthereservoirwatertemperaturestructureandevolution．Keywords:reservoir;watertemperaturestratification;3－Dmathematicalmodel收稿日期:2015－03－18作者简介:高松峰(1978—)，男，江苏泰州人，工程师，本科，主要从事水文研究。前言水温的变化会给水库库区及其下游河道的水质、水生生物的生存及工农业生产带来一系列的影响［1］。因此准确模拟和预测水库的水温分层规律，并加以利用，对保护环境，发展工农业生产有着重大意义。水库水温的研究经历了从观测实验到经验分析再到数学模拟的过程［2］。美国于60年代末提出水库温度变化的一维数学模型，随后日本建立了模拟分层水库的温度和浊度的数学模型，前苏联在现场实验研究方面做了大量工作，建立了水介质的热转移方程。国内自50年代开始水库水温观测，60年代初开始水库水温研究，70年代中期以来，预估水库水温的经验类比方法不断出现，近年来水库水温模拟预测的数学模型已得到研究和应用。迄今为止，水库水温数学模型根据水库类型，研究目的和精度要求可分别采用一维、二维、三维模型。随着计算机技术的发展，三维水温模拟得到迅