水库垂直二维湍流与水温水质耦合模型

雒文生　周志军

（武汉水利电力大学，湖北　武汉　430072）

【摘要】　将K-ε湍流模式引入水库水温与水质的垂向二维分布规律研究中，考虑它们之间固有的交互作用，建立了水库垂直二维湍流与水温水质耦合模型。文中采用了微分方程坐标变换技术，数值格式采用具有自动迎风性质的混合有限分析五点格式。所建模型用于红枫湖水库垂直二维水温与COD分布的研究取得了良好的效果。

【关键词】　水库；湍流；水温水质；坐标变换；混合有限分析

湖泊、水库等大型水体在作为生产与生活用水水源地的同时，也变成了各种污染物排放的“集散”场所。污染状况对水体周围的环境生态系统和人类生存构成了严重的威胁。因此，对于湖泊水库等水体的水温水质分布规律预测模型的研究势在必行。

目前，国内外已有不少二维、三维模型用于河道、入海口等水体的水温与异质分布研究，但用于湖泊水库的相对少一些。而且现有的湖泊水库水温水质模型大都对水库的水动力学特性做了大量简化，比较深入细致地描述水流精细结构的湍流模型还很少用于湖泊水库等大水体的流场、温度场和浓度场的研究中，且是将三者之间的相互作用割裂开来。由于水库边界形状复杂，影响因素也较多，使模型使用不方便。

本文针对上述问题建立了一个垂直二维水流水温水质耦合模型，采用微分方程坐标变换技术使模型通用性较强，并引入了K-ε二方程湍流模式使其在理论上更趋于完善。