国内关于水动力学的数值模拟研究起步较晚,直到20世纪80年代中期才有一部分学者开展了相关研究工作。吴坚在国内首次建立了基于整层积分形式的浅水湖泊二维水动力学模型,采用不规则的网格有限差分,能够较为精确地与湖岸、湖底地形及岛屿相拟合。在此基础上应用于太湖风生流模拟,研究发现了太湖的风生流及风涌增减水的幅度取决于风力和风程。目前,二维模型已经比较成熟,被广泛地应用于实际工程计算中。吴炳方等人采用二维非恒定流水动力学模型研究了洞庭湖湖流运动规律。龚春生等应用二维有限元数学模型对玄武湖风生流进行了数值模拟,获得玄武湖混合流流场特点,即混合流受到吞吐流作用影响较弱,受到风作用影响较强。不过,二维水动力模型也存在着一些不足,比如不能得到垂向流速、湖泊表面的风拖曳应力和湖泊底部的摩擦阻力只是采用半经验公式进行计算等。水深变化较大的湖泊由于垂向上存在强烈的混合作用,就必须建立三维模型来模拟实际的湖泊水动力特征。张发兵等人通过σ坐标下的三维水动力学模型研究了湖底地形对风生流的影响。胡维平、濮培民用垂直方向进行了归一化处理的三维数学模型开展了太湖风生流水平与垂直分布的研究。韩龙喜等建立三维水动力学模型,选取典型风场分析了高盐度湖泊风生流形成过程。发展至今,湖泊水动力数值模拟已经广泛地应用于实际工程计算,并在不断地完善中。
我国关于水质模型的研究工作同样落后于西方国家,直到1972年官厅水库发生重金属污染事件后,湖泊水环境污染问题才引起相关研究人员的重视。不过,经过了近40年的不断发展,国内的湖泊水质模型研究也取得了一定成就,理论和应用逐渐成熟。河海大学王惠中从风作用下湖泊水流运动的基本特性出发,在Koutitas和韩国其构建的准三维风生环流模型的基础上,充分考虑了垂向涡黏系数沿深度方向的变化,对其计算模式进行了改进,建立三维水质模型对太湖主要污染指标(COD)进行了模拟和分析,并提出了若干太湖流域水污染防治的对策和建议。上海市科委组织的苏州河综合整治工程,通过WASP模型建立了主要用于研究点源污染问题的一维感潮河网水动力水质模型,并开发了基于该模型和地理信息系统技术的水环境综合整治决策支持系统。郭磊等人建立水动力、水体及底泥污染物运移数值模型,采用有限体积和有限差分相结合的方法,对北大港水库的氯离子浓度进行动态模拟,从而揭示了北大港水库各种运行方式下流场及水质变化的规律。赵琰鑫等人采用有限控制体积法将一维河网水质模型和二维湖泊水质模型进行耦合联用,建立了适合于太湖流域的湖泊河网耦合水动力水质模型。(www.xing528.com)
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