基于水—沉積物界面熱通量的湖泊三維水溫模型研究.pdf

1、湖泊作為內(nèi)陸地區(qū)最重要的淡水資源之一，隨著人類社會經(jīng)濟(jì)活動的加劇，湖泊的可持續(xù)發(fā)展面臨著嚴(yán)重威脅。水溫是湖泊水環(huán)境中最重要的影響因素之一，湖泊的水溫是決定溶解氧（DO）、生化耗氧量（BOD）等水質(zhì)指標(biāo)的關(guān)鍵因素，這些指標(biāo)與整個(gè)水生態(tài)系統(tǒng)都有著密切的聯(lián)系。目前的水溫模型通常只考慮湖泊上界面的熱通量，即水—?dú)饨缑鏌嵬浚雎院聪陆缑娴臒嵬?，即水—沉積物界面熱通量。本文首先介紹了計(jì)算水—沉積物界面熱通量的兩種方法，即熱傳導(dǎo)方程法和自相似

2、法。推導(dǎo)了基于水—沉積物界面熱通量的湖泊三維水溫模型，并詳細(xì)介紹了從笛卡爾坐標(biāo)系到垂向σ坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換過程，然后應(yīng)用有限差分法對控制方程進(jìn)行了數(shù)值求解，并利用FORTRAN95語言開發(fā)了相關(guān)程序。最后以喻家湖為例對模型進(jìn)行了應(yīng)用。在夏季，熱量從湖泊水體傳遞給湖底沉積物；在冬季，熱量從湖底沉積物傳遞給湖泊水體。但是，該熱通量在夏季對湖泊水體的溫度作用不明顯。計(jì)算結(jié)果表明，考慮水—沉積物界面熱通量的模擬結(jié)果變化趨勢比較緩和，與實(shí)測值更加接近。