长江河口南支太仓段水动力及水质三维数值模拟研究

摘要

本文在Coherens模型的基础上，建立了基于σ坐标的河口水域水动力和水质三维有限差分计算模式。 应用三维水动力模型对长江河口南支太仓段潮流场进行模拟计算，获得了该段水域潮流的三维分布，同时将流速和潮位的计算值与实测值进行对比，验证表明两者吻合良好，为该段水域污染物浓度场的数值模拟研究提供正确的水动力条件。 通过恒定状态下非保守物质在理想水槽中连续排放形成浓度场的解析解，与水质模型计算得出的数值解作对比分析，来检验水质模型的计算精度，结果表明该模型在水平和垂直方向精度较高。 在此基础上，应用三维水质模型对长江河口南支太仓段的水质进行数值模拟，求得长江河口太仓段COD浓度场的分布情况，分析了污染物在水体中的迁移规律，取得了较为满意的结果。研究工作为开展长江河口水环境的改善和治理提供了一种技术支持手段。

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第一章绪论

1.1选题背景

1.2河口水动力及水质数学模型研究进展

1.2.1水动力数学模型研究进展

1.2.2水质数学模型研究进展

1.2.3常用的河口三维水动力水质数学模型概况

1.3主要研究内容

第二章河口三维水动力和水质数学模型

2.1三维水动力和水质数学模型基本方程

2.1.1常用的基本近似和假定

2.1.2笛卡尔坐标系下的三维水动力和物质输运基本方程

2.1.3坐标变换关系

2.1.4 σ坐标系下三维水动力和水质数学模型基本方程

2.2定解条件

2.2.1初始条件

2.2.2边界条件

2.3模型求解

2.3.1数值求解方法及步骤

2.3.2模型网格及变量布置

2.3.3基本方程的离散

2.3.4内外模式衔接和时间限制性条件

2.4小结

第三章长江太仓段三维水动力数值模拟研究

3.1长江太仓段概况

3.2计算模式

3.2.1水下地形

3.2.2网格布置

3.2.3边界条件

3.2.4参数选取

3.3水动力模拟结果与分析

3.3.1潮位验证与分析

3.3.2流场特性分析

3.3.3流速验证与分析

3.4小结

第四章长江太仓段三维水质数值模拟研究

4.1理想水槽数值模拟

4.1.1解析解基本方程

4.1.2计算条件

4.1.3结果分析

4.2长江太仓段水质数值模拟

4.2.1计算条件

4.2.2水质模拟结果与分析

4.3小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢