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湖、库水环境数值模拟系统的构建及应用

作　者: 李亮
导　师: 伍悦滨
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 水力学及河流动力学
关键词: 水环境数值模拟系统水动力学模型水质模型 GIS 磨盘山水库
分类号: X824
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

应用水动力学和水质模型,对湖、库等水体的水动力学规律和水质情况进行数值模拟,是水环境分析和预测的重要基础;结合GIS(地理信息系统)的水质模拟可以直观方便地为环境管理和环境监测部门提供水质现状和模拟预测分析结果,以便更好地进行科学决策。本论文在应用三维水动力学模型和水质模型的基础上,结合GIS构建湖、库水环境数值模拟系统。作为实例,本文应用该系统平台对磨盘山水库水动力学规律和水质情况进行了模拟研究,同时验证了系统的可靠性。利用地理信息系统技术进行数值模拟系统的构建,将整个系统分为数据库模块、模拟计算模块、模拟结果显示模块。计算过程中所需的基础数据如边界条件、时间参数、模拟参数等,应用GIS进行存储和管理,计算结果用色彩等级图直观显示。整个研究过程耦合在GIS系统中,充分发挥了GIS技术对空间信息和属性信息的采集、存储、分析、显示等优势,具有良好的应用价值。本论文利用磨盘山水库的资料,应用湖、库水环境数值模拟系统对磨盘山水库进行数值模拟计算。流场的模拟结果显示,库区流场在枯水期、平水期和丰水期时的分布区别不大,即水库从入口到坝前一定距离的大部分区域内水流平顺,流速较小。温度场的模拟结果显示,磨盘山水库水温在全年都处于分层状态。根据各时期水温分布,本文分析了水库的温度分层的原因和水库的温度分层对水库水质的影响以及对农业灌溉的影响。水质模拟选取常用的水质参数溶解氧DO,化学需氧量COD,和氨氮NH3-N作为水库水质的研究对象。水质模拟结果显示,溶解氧DO全年处于分层状态。根据模拟结果分析了水质参数对水质的影响以及对农业的影响。湖、库水环境模拟系统的构建是以水环境相关的空间数据和属性数据为核心,以GIS为技术支持。通过对环境信息的存储、管理,为环境管理部门提供实时准确的环境基础信息与监测信息,同时将GIS与水质模型进行集成,实现对环境信息的处理、分析及可视化表达。在此基础上,对水环境进行模拟、预测,进而为环境规划、决策等提供辅助信息。

湖、库水环境数值模拟系统的构建及应用

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