引黄济津水质数值模拟研究

【摘要】：我国受气候影响,降水分布极不均匀,人均水资源短缺。由此引发了水环境的恶性循环:因缺水导致生态环境恶化——水环境污染严重——流域性缺水。流域性供水不足不仅影响人民的基本生活,还关系到国家的政治生活。为了不断满足城市、乡镇供水需求,调水工程逐渐成为保障供水的重要角色。随着经济的发展和人民生活水平的提高,人们对水的需求逐渐增多的同时,越来越关注水的安全问题,即水质问题。 本文结合引黄济津调水工程,依据连续性方程、动量方程、自由表面方程、状态方程和水质输运方程,采用有限差分法,对自由表面方程、动量方程和水质输运方程进行求解,建立了引黄济津调水工程水质模型。 基于引黄济津调水工程水质模型,对引黄济津河道进行了水动力和水质模拟和验证,水动力和水质各参数计算值与实测值的比较表明,模型模拟结果与实测值吻合较好,能较好地对引黄济津河道水质状况进行模拟和预测。模拟结果表明到达九宣闸站的水质为地表水Ⅲ类水域标准,污染物经过一定天数后,从崔庄站输移扩散到九宣闸站,并且沿程也有所衰减。该模型可为调水路线上任一地提供可靠的水质数据,亦可预测到达天津的水质状况,比进行现场监测节省时间和人力,并能够模拟突发事件后水质变化状况,为实际决策提供科学依据。 本文用VB.NET语言开发了引黄济津水质模拟可视化软件。该软件分为数据输入、模型计算和输出动画三部分,可为用户提供输入水质模型计算的相关控制条件的可视化界面,更好地实现人机交互。为方便操作,对软件功能及使用说明进行了较详细地介绍。