基于随机游动理论的河流污染物迁移扩散规律研究

第1章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 3

1.2.1 污染物迁移扩散模拟国内外研究现状 3

1.2.2 随机游动理论研究与应用国内外研究现状 4

1.2.3 基于随机游动理论的污染物迁移扩散模拟国内外研究现状 5

1.2.4 研究现状分析与问题的提出 6

1.3 研究内容与技术路线 7

1.3.1 研究内容 7

1.3.2 研究思路及技术路线 8

第2章 侧排射流PIV水槽试验 12

2.1 水槽系统 12

2.2 测量系统 13

2.3 试验工况 13

2.4 浓度标定 14

2.5 流速场结果与分析 15

2.6 浓度场结果与分析 17

2.7 本章小结 19

第3章 水环境数学模型的建立 20

3.1 流场计算模型 20

3.1.1 分层分条带水流模型 20

3.1.2 加权自动迎风格式随机游动模型 21

3.1.3 非恒定流数学模型 27

3.2 污染物迁移扩散模型 38

3.2.1 质点追踪法 39

3.2.2 加权自动迎风格式蒙特卡罗法 41

3.2.3 模型参数的确定 41

3.3 本章小结 42

第4章 水环境数值模拟典型算例研究 43

4.1 分层分条带流场模拟典型算例 43

4.1.1 计算条件 43

4.1.2 网格划分结果 43

4.1.3 流场模拟结果 44

4.1.4 模型的验证 44

4.2 加权自动迎风格式随机游动模型典型算例 45

4.2.1 研究方法的典型算例对比分析 45

4.2.2 二维排污随机游动计算 49

4.2.3 三维排污随机游动计算 52

4.3 质点追踪模型典型算例 55

4.3.1 中心排污问题 55

4.3.2 侧排污问题 59

4.3.3 数值模型的验证 60

4.4 本章小结 60

第5章 WY河水库及下游流场模拟研究 62

5.1 WY河水库及下游概况 62

5.2 WY河水库流场模拟研究 64

5.2.1 水库分层分条带流场模拟 64

5.2.2 水库非恒定流场模拟 68

5.3 WY河下游流场模拟研究 71

5.3.1 WY河下游非恒定流场模拟 71

5.3.2 WY河下游恒定流场模拟 82

5.3.3 基于加权自动迎风格式随机游动模型的流场模拟 84

5.4 本章小结 90

第6章 WY河下游污染物迁移扩散模拟及规律研究 92

6.1 WY河下游污染背景 92

6.2 基于加权自动迎风格式蒙特卡罗法的河流污染物迁移扩散模拟 93

6.2.1 恒定流情况下污染物迁移扩散模拟 93

6.2.2 非恒定流情况下污染物迁移扩散模拟 95

6.2.3 不同工况下污染物迁移扩散对比分析 101

6.3 基于质点追踪法的河流污染物迁移扩散模拟 101

6.3.1 恒定流情况下的污染物迁移扩散模拟 102

6.3.2 非恒定流情况下的污染物迁移扩散模拟 103

6.3.3 不同工况下的污染物迁移扩散对比分析 107

6.4 WY河下游污染物迁移扩散规律研究 108

6.5 本章小结 109

第7章 电站引水渠道非恒定流水流与污染物模拟研究 110

7.1 水流计算 110

7.2 污染物迁移扩散模拟 113

7.2.1 底部排污 113

7.2.2 侧排污 113

7.2.3 结果分析 113

7.3 本章小结 115

第8章 感潮渠道非恒定流水流与污染物模拟研究 116

8.1 水流计算 116

8.2 污染物迁移扩散模拟 119

8.2.1 底部排污 119

8.2.2 侧排污 120

8.2.3 结果分析 120

8.3 本章小结 123

第9章 F河入H河河口水动力特征与COD模拟研究 125

9.1 F河入H河河口概况 125

9.1.1 河道概况 125

9.1.2 水文概况 126

9.1.3 水质概况 127

9.2 F河入H河河口水动力特征研究 128

9.2.1 计算区域 128

9.2.2 边界条件 129

9.2.3 计算结果 130

9.3 F河入H河河口COD模拟研究 131

9.4 本章小结 135

第10章 结论与展望 137

10.1 结论 137

10.2 展望 140

参考文献 141