3EWATER进行丹江口水库三维温排水、水质模拟 1.背景受河南省环科院委托,我公司利用本公司产品3EWATER对丹江口水库建立了一套三维应急模型,模拟突发情况时,水库中的温排水水质的变化情况。 丹江口水库位于汉江中上游,水域横跨鄂、豫两省,是国家南水北调中线工程的水源地,其水源质量关系重大,我公司通过全面的收集整理当地的水文水质条件资料,建立了水动力数学模型并进行求解,通过数值模拟的方法,可以从定性、定量的角度分析遇到突发情况时,污染物的扩散过程,因而可以更快地做出应急预案,帮助决策,减少损失。 2.建模过程2.1勾画边界
使用GISMODEL直接加载河南省环科院提供的丹江口水库边界文件,边界范围如下:
图1河道边界轮廓示意图 2.2绘制网格
使用RGFGRID加载GISMODEL处理完毕的丹江口水库的边界文件,绘制计算网格。共38199个网格,如下图所示:
图2计算网格示意图 2.3参数设置使用GISFLOW加载RGFGRID绘制完毕的网格,进行三维水动力、温排水、水质模拟。三维模拟一共分为5层,每层平均分布,模拟时间步长为1min; 初始条件:温排水初始温度设为25℃; 选择边界:入流边界有郧县、丹江入口、淅川,出流边界有黄家港和南水北调取水口; 污染物为DDT(滴滴涕),污染物的释放点如下图; 释放条件:污染源为第3层(中间层)排放,排放流量为10 m3/s,排放温度为50℃,排放浓度为50 kg/m3;
DDT的衰变率为0.002。
图3污染物释放点位置示意图 2.4进行计算
保存配置并开始计算,计算完毕后系统自动保存结果。
图 4 计算结束界面示意图 3.结果分析计算总耗时约8分钟,用GISPLOT查看计算结果,分别选择温度和污染物,进行扩散模拟。 3.1温度场结果展示可以看到,三维模型良好地表现了各层的差异性。
查看温度的模拟结果,表层污染源附近的温度如下:
图5表层温度示意图 底层的温度如下:
图6底层温度示意图 可以看出,由于温排水温度较高,密度较小,在随水流迁移扩散的过程中,温排水向表层迁移,导致表层水体温升加大,底层基本没有温升。 3.2浓度场结果展示污染物浓度的模拟结果如下: 表层:
图7表层污染物示意图 底层:
图8底层污染物示意图 可以看到,同温排水运动规律一样,污染物随着温排水向表层迁移,表层污染物影响范围较大,底层基本没有影响。由于丹江口水库库容较大,水面较宽,因此水库中心处水流流速较小,因此污染物扩散基本向四周均匀扩散。同时由于丹江口水库黄家港出口在污染源释放点的东南方向,因此污染物有向东南方向迁移的趋势。
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