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不同调度方案下三峡库区垂向二维水动力模型研究

作　者: 卜英
导　师: 徐国宾
学　校: 天津大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 三峡水库垂向二维调度方式水动力模型 CE-QUAL-W2
分类号: TV135
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

三峡水库蓄水运行后干支流水文情势发生巨大变化,库区支流水体水质恶化,非汛期支流的局部水域易暴发“水华”现象。其主要原因是蓄水后支流由天然状态的流速1～2m/s变成几乎静止,水体紊动和水流流速的降低造成营养盐的聚集和藻类快速生长。而三峡电站非汛期采用调峰运行,电站调峰有利于干、支流水体的交换,增大水体紊动和水流流速,从而为改变支流的水质提供了新契机。传统研究多采取一维水动力模型,其数值模拟结果不能反映深水水库显著的垂向水动力特性。基于此,开展不同调度方案下三峡库区垂向二维水动力模型研究。具体研究内容和结论如下:(1)分析CE-QUAL-W2垂向二维水动力学和水质模型的基本原理、功能及限制条件和模型的优点。采用CE-QUAL-W2垂向二维水动力学和水质模型,建立了三峡库区垂向二维水动力模拟模型。(2)模拟分析了日调峰运行与日不调峰均匀泄流运以及不同调峰幅度下的库区水动力过程。数据表明:与不调峰运行方式相比,调峰运行方式提高了支流水体流速,加强了干支流的水体交换和掺混。而且随着调峰幅度的增加,水体交换量和交换速度同步提高。(3)模拟分析了相同日运行方式和不同典型库水位条件下的三峡库区水动力过程。数据表明:随着库水位的升高,支流水体流速增大,干支流水体交换量增大,有利于稀释支流污染物浓度。(4)模拟了相同日运行方式和不同水位蓄放方式下的三峡库区水动力过程。数据表明:与水位不变运行方式相比,水位蓄放方式缩短了水体置换时间短,加强了干支流水体交换,有利于支流水质的改善。而且在先蓄后放方式下,干支流水体掺混最强。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-17
  1.1 问题的提出  8-9
  1.2 水库垂向二维水动力模拟的进展  9-13
  1.3 调度方式对库区水动力的影响  13-14
  1.4 三峡水库概况  14-16
  1.5 本文主要研究内容  16-17
第二章垂向二维河流动力学及水质模型  17-33
  2.1 CE-QUAL-W2 模型介绍  17-18
  2.2 CE-QUAL-W2 基本原理  18-28
    2.2.1 坐标系  18-19
    2.2.2 紊流时间平均方程  19-22
    2.2.3 一般坐标系下的控制方程  22-28
  2.3 CE-QUAL-W2 功能及限制  28-31
    2.3.1 模型功能  28-30
    2.3.2 模型潜在的限制  30-31
  2.4 CE-QUAL-W2 模型优点  31-32
  2.5 本章小结  32-33
第三章三峡水库垂向二维水动力模拟  33-44
  3.1 水库结构概化  34
  3.2 模型计算网格  34-39
  3.3 模型的边界条件及初始条件  39-40
    3.3.1 水力学边界条件  39-40
    3.3.2 模型初始条件  40
  3.4 模型参数  40-41
  3.5 模型的校正  41-43
  3.6 本章小结  43-44
第四章调度方案对支流水动力影响机制的研究  44-62
  4.1 非汛期调度方式  44-46
    4.1.1 水库日调度方式  44-46
    4.1.2 水库蓄放方式  46
  4.2 调度方案对库区支流水动力的影响机制分析  46-57
    4.2.1 不同的日调节方式  46-51
    4.2.2 不同库水位  51-54
    4.2.3 不同蓄放方式  54-57
  4.3 调度对库区支流污染物浓度的影响  57-60
    4.3.1 基本原理  57-58
    4.3.2 计算结果分析  58-60
  4.4 本章小结  60-62
第五章结论与展望  62-64
  5.1 结论  62
  5.2 展望  62-64
参考文献  64-67
发表论文和参加科研情况说明  67-68
致谢  68

不同调度方案下三峡库区垂向二维水动力模型研究

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