胶州湾海域潮流及污染物扩散数值模拟

摘要

实际工程中河口海岸、湖泊、河流区域边界几何形状的不规则以及水动力学方程的非线性的性质，所以难以做出理论分析解，只能求助于数值解。河口海岸地区的水流运动严格的说都是三维的，但由于三维运动本身的复杂性给三维数学模型处理造成一系列困难，在实际工程中往往根据问题的性质和地形特征，将三维问题简化为二维问题。 在如河口海岸、湖泊、大型水库等广阔水域地区，水平尺度远大于垂向尺度，流速在垂向变化小于水平方向的变化，其流场可用沿水深的平均流动量来表示，可采用平面二维水流数值模型。在模拟计算潮流场基础上，可应用深度平均的二维平流扩散方程，在给定的污染负荷和边值条件下，进一步建立二维保守污染物COD 输运的对流一扩散数值模型。 本文建立了平面二维水流水质数学模型，水流模型采用有限差分的 ADI 注逆行离散，利用此模型模拟胶州湾的流场。针对于某些模拟计算局部细化的要求，可采用网格嵌套技术。本文在粗网格流场计算的基础上，进行了网格嵌套计算，结果良好。在此基础上，考虑河口径流污染物输入的影响，建立一个二维保守污染物 COD 输运的对流一扩散数值模型，对胶州湾COD污染状况进行模拟。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1数值模型分类

1.2.2水质模型发展阶段

1.2.3常用离散方法

1.2.4数值模拟两个常见问题

1.3数值模拟发展趋势与展望

1.4本文的主要工作

第二章胶州湾海域概况

2.1地理条件概况

2.2海底地貌特征

2.3气象基本特征

2.3.1风

2.3.2径流

2.3.3水温

2.3.4盐度

2.4海洋水文特征

2.4.1潮汐资料

2.4.2潮流

2.5胶州湾海域水环境质量现状及其动态变化

第三章平面二维水流数值模拟及应用

3.1控制方程

3.2方程的定解条件

3.3控制方程离散求解

3.4动边界处理

3.5胶州湾海域潮流场数值模拟

3.5.1计算条件

3.5.2模拟计算结果

3.5.3引入网格嵌套技术为小区提供开边界条件

第四章污染物扩散数值模拟

4.1对流扩散问题的基本控制方程

4.2深度平均对流扩散方程的离散及求解

4.2.1差分方程及求解

4.2.2初始条件和边界条件

4.3胶州湾污染物扩散数值模拟

4.4计算结果及分析

结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表论文

致谢