扬州主城西区河网水力计算及水质模拟研究

论文摘要

城市的产生、发展与河流密切相关,但随着社会经济的迅猛发展、人口剧增和城市化进程的加快,致使工业废水、生活污水量增加,入河污染物量超过河流的承载能力,城市河流污染严重。这不仅影响城市环境、危害人体健康,还制约社会经济的发展,引起人们的广泛关注。本文针对扬州市主城西区河网水质现状,通过分析进行水质模拟的必要性,拟采用引清水措施改善水质,对不同工况下的河网水力水质特性进行数值模拟,并对模拟结果进行分析。主要研究内容如下：1、分析研究区域自然环境、水质概况及污染源状况,根据地表水质量标准及研究区域河流的水功能区划进行水质评价,确定河流主要污染负荷。2、建立一维水动力模型,运用Preissmann四点隐格式离散圣维南方程组,并用追赶法求解单一河道,根据汊点衔接条件利用牛顿迭代法进行河网一维水动力求解。制定主城西区河网模拟方案,概化河网并进行参数估值,模拟不同工况下各河道的水动力情况。3、建立一维对流扩散水质模型,并用追赶法求解离散后的方程。利用一维水动力模拟结果,进行BOD、氨氮模拟计算,比较分析不同工况下污染物的变化趋势,计算结果表明引清调水能够有效地改善城市河流水质。

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摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 水资源及污染现状

1.2 研究背景及研究意义

1.3 国内外研究进展

1.3.1 河网水力计算

1.3.2 河网水质计算

1.4 本文研究内容

1.4.1 研究内容

1.4.2 技术路线

2 研究区域概况

2.1 自然环境

2.2 水质概况

2.3 污染源状况

2.4 地表水质量标准及水质评价

2.4.1 地表水质量标准

2.4.2 水功能区划

2.4.3 扬州主城西区代表性河流水质评价

2.5 扬州主城西区河网模拟方案

2.6 本章小结

3 河网—维水动力模型

3.1 河网计算基本方程

3.1.1 圣维南方程组

3.1.2 普莱斯曼（Preismann,A）格式

3.2 单一河道的计算

3.2.1 圣维南方程组离散

3.2.2 定解条件

3.2.3 不同边界条件下方程组的解

3.3 河网水流的解法

3.3.1 河网的基本概念

3.3.2 汊点连接条件

3.3.3 河网的松弛迭代法

3.4 河网水动力计算过程及模型验证

3.4.1 河网概化

3.4.2 参数估值

3.4.3 计算过程

3.4.4 模型验证

3.5 扬州主城西区河网非恒定流的计算结果

3.6 本章小结

4 河网—维水质模型

4.1 一维对流扩散方程

4.1.1 单一河道控制方程

4.1.2 单一河道控制方程的离散

4.1.3 方程组的求解

4.2 河网汉点水质处理

4.3 水质模型计算中的一些问题

4.3.1 水力、水质模型的衔接问题

4.3.2 水质参数选择问题

4.4 引水冲污工程水质模拟及结果分析

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 研究展望

参考文献

致谢

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