济南市华山湖水动力学试验与数值模拟研究

• 作 者: 吴庆乾
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 华山湖 水动力 水质 模型试验 数值模拟

物理模型试验和数值模拟是研究湖泊水动力和水质问题的有力方法,对它的研究具有重要的理论意义和应用价值。本文以济南市华山湖为研究对象,构建了华山湖水工模型,建立了二维水动力和水质模型。采用建立的模型模拟了拟建的华山湖的流场和水质变化,旨在为华山湖工程的设计和建设提供重要的科学依据。论文主要研究内容如下：(1)华山湖水工模型试验研究。根据华山湖设计方案,建造华山湖水工模型,在考虑正常工况,利用华山沟自小清河引水、山头店沟出流的条件下,模拟湖区水体流动,分析湖区水势、有无死水区域,分析湖区内的平面布置、岛屿、水工建筑物布置、驳岸形式、湖底高程设计和水体深度分布等的合理性,并提供修改意见,使之有利于水体循环流动。(2)华山湖水动力数值模拟。利用Mike21软件建立华山湖二维水动力模型,利用试验资料进行模型的率定和验证。采用建立的模型模拟计算不同工况下整个湖区的流场、水位等水力要素。根据模拟结果,对华山湖平面几何造型、水体深度分布、驳岸形式等进行修改设计,以利于湖区水体的流动,增加流动复氧和水体交换水平。(3)华山湖水质模拟。根据实测的水质资料,利用Mike 21-ECO Lab水生态模块构建华山湖水质模型,将华山湖水动力模型与水质模型进行耦合,模拟华山湖湖区水质情况并分析水质的演变趋势。(4)湖区设计方案优化。根据华山湖水工模型试验与数值模拟的结果,结合实际工程情况,提出更有利于华山湖湖区内水体流动特性的最佳布置方案,并对湖区水质提出合理建议与整治措施。