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第4期 水 利 水 运 工 程 学 报 No.4 摇 2014年8月 HYDRO鄄SCIENCE AND ENGINEERING Aug. 2014 参数率定方案对水温数值模拟结果的影响 1 1 2 刘摇 肖 , 陈青生 , 魏小旺 (1. 河海大学 水利水电学院, 江苏 南京摇 210098;2. 浙江省钱塘江管理局勘测设计院, 浙江 杭州摇 310016) 摘要:建立了立面二维水动力-水温模型,运用建库前天然河道及邻近区域同类型水库两组不同实测资料对模 型进行参数率定。 根据这两组计算参数分别模拟了验证时段内D水库水温分布,以及A 水库库区水温变化过 程。 数值模拟结果表明,在其他条件保持一致的情况下,天然河道及邻近区域同类型水库资料均可用于数值模 拟参数的率定,将两组验证参数用于实际计算时,所得结果表现出相同的规律,但具体数值存在一定差异。 分 析认为,邻近区域同类型水库资料验证更符合实际情况,故在此类水库水温的数值模拟中,应尽量选择邻近区 域同类型水库资料作为验证资料,若在条件不足的情况下,相关的天然河道资料也可以作为参考。 关摇 键摇 词:参数率定;水库水温;数值模拟 + 中图分类号:TV697.2 1摇 摇 摇 文献标志码:A摇 摇 摇 文章编号:1009-640X(2014)04-0082-05 大型水库建成后,库区内水深增加,水体流速减小,水体热量输运过程随之发生变化,使得水温分布结构 [1-2] 发生变化,库区水温分布及下泄水体的水温不同于天然河道,对下游的水环境会产生一定影响 。 因此, [3] 国内外学者对模拟及预测水库水温进行了大量的研究。 张士杰等 总结了我国水库水温研究现状及存在 [4] 问题,并提出了今后的发展趋势;胡平等 介绍了目前工程中预测水库水温分布的主要方法,并采用水库水 温数值分析软件,对二滩水库和锦屏一级水库水温进行数值预测。 数值模拟方法是预测水温的一种常用方 法,而对所建数学模型的参数率定是数值模拟过程中很重要的一个步骤,参数的选择是否合适,直接关系到 [5-9] 计算结果的准确性和可靠性 。 然而,水温预测研究工作一般是在水库尚未建成前进行,往往难以获得水 库实测资料,一般可以采用邻近区域同类型水库或者天然河道的相关实测资料对模型参数进行率定。 目前 对两种模型参数的率定方式的对比分析研究较少。 本文以西北地区某A 水库为例,采用立面二维水动力- 水温数学模型[10-11] ,利用天然河道水温(方案1)及邻近区域D水库水温(方案2)两种不同的验证方案对模 型分别进行了验证,经过参数率定,得到两组不同的模型计算参数,在保证其他条件一致的情况下利用这两 组计算参数模拟计算A 水库水温,并对数值计算结果进行了对比分析。 1摇 水库水温数学模型的建立 水库水温分层主要发生在垂向,水面风速、风向作为影响水体热交换重要因素,其分布在河道纵向上需 要加以考虑,结合水库规模(坝前水深、水面面积、水面宽度和回水长度等)及调节性能,对于本文所研究的 狭长型水库确定采用沿横向积分的立面二维的水动力水温数学模型。 立面二维水动力-水温数学模型主要 控制方程如下,方程定义河道走向为x轴,垂向垂直于河道为z 轴,横向垂直于河道为y轴。 坠UB 坠WB 摇 摇 连续方程: + =qB (1) 坠x