文档介绍：二维水流-水质模型在王庆坨水库水质影响评价中的应用
来源:用户上传
作者: 摘要:从浅水方程出发,基于隐格式的有限差分法,建立了水库平面二维水流-水质数学模型。应用该模型二维水流-水质模型在王庆坨水库水质影响评价中的应用
来源:用户上传
作者: 摘要:从浅水方程出发,基于隐格式的有限差分法,建立了水库平面二维水流-水质数学模型。应用该模型对水库库区水体流态及水质变化情况进行了模拟预测,在此基础上评价了水库水环境影响。
关键词:水库;二维水流-水质模型;环境影响评价
中图分类号: 文献标识码:A
1前言
兴建水库可完善区域的水资源配置,水体进入库区,水体流态和水质将发生改变。因此有必要在水库工程建设前,认真研究库区水体的流态变化及水质变化,分析其影响,提出减少或避免影响的对策。本文以天津市王庆坨水库为例,预测评价水库库区水体水环境变化情况。王庆坨水库为新建水库,位于天津市武清区王庆坨镇西南,库区位置东北以王庆坨镇为邻,东靠王二淀村,西和南为天津市与河北省省界,北靠津同公路,津保高速公路从水库中间穿过,。水库调节库容4000万m3,属平原中型水库。王庆坨水库作为天津市南水北调工程的调节水库,担负干线事故备用任务。
2模型的建立
根据王庆坨水库情况,考虑水库水深相对较浅(小于10m),本文选用二维模型来模拟王庆坨水库工程库区水体流态、水质的变化情况。
本文采用隐格式有限差分法对水库建立二维水流-水质耦合模型,为了保持计算的稳定,模型采用交错网格,并通过曲线坐标变换,选择交替方向法进行计算,模拟水流过程和相应的污染物输运扩散过程。
-水质耦合模型
根据水库所处地形结构特点,采用垂向平均化的二维不可压缩、粘性流体运动方程来描述浅水水域的流场和浓度场分布。水流基本运动方程和连续方程:
式中式中u、v为x, y方向的垂线平均流速;函数,p为压强,g为重力加速度,为水体密度,z为水位;f为柯式力系数;为水面高度;,;H为水深;为水面大气压强;为水底切应力。
水质变化主要考虑污染物扩散影响,并结合底泥释放、降尘因素,采用垂向平均的概念,方程如下:
式中c为污染物的浓度;Ex、Ey为x、y方向的扩散系数;G为底泥释放的污染物源汇项;L为降尘等污染物源汇项。
本文采用如下表所示定解条件。
表1 定解条件
王庆坨水库水质预测主要针对水体有机物和含盐量,具体预测因子选择CODMn和全盐量。具体数值详见下表。
表2 水质参数的选取
3王庆坨水库库区水体流态及水质影响评价
根据设计要求,王庆坨水库运行工况如下表所示。
表3 水库运行工况
,库区水体流态分析
(1)进水流量与流态
进水流量为15m3/s的进水初期,库周及远端水库处效果相对较差;到进