1.背景

利用水環境數值模擬軟件3EWATER，對丹江口水庫建立了一套三維應急水動力水質模型，模擬突發情況時，水庫中的溫排水以及水質的變化情況，為突發水污染應急做決策依據。

丹江口水庫位于漢江中上游，水域橫跨鄂、豫兩省，是國家南水北調中線工程的飲用水水源保護區，其水源質量關系重大，我公司通過全面的收集整理當地的水文水質條件資料，進行水動力水質模擬。通過數值模擬的方法，可以從定性、定量的角度分析遇到突發情況時，污染物的擴散過程，因而可以更快地做出應急預案，幫助決策，減少損失。

2.建模過程

2.1勾畫邊界

使用GISMODEL直接加載河南省環科院提供的丹江口水庫邊界文件，邊界范圍如下：

圖 1 河道邊界輪廓示意圖

2.2繪制網格

使用RGFGRID加載GISMODEL處理完畢的丹江口水庫的邊界文件，繪制計算網格。共38199個網格，如下圖所示：

圖 2 計算網格示意圖

2.3參數設置

使用GISFLOW加載RGFGRID繪制完畢的網格，進行三維水動力、溫排水、水質模擬。三維模擬一共分為5層，每層平均分布，模擬時間步長為1min；

初始條件：溫排水初始溫度設為25℃；

選擇邊界：入流邊界有鄖縣、丹江入口、淅川，出流邊界有黃家港和南水北調取水口；

污染物為DDT（滴滴涕），污染物的釋放點如下圖；

釋放條件：污染源為第3層（中間層）排放；

DDT的衰變率為0.002。

圖 3 污染物釋放點位置示意圖

3.結果分析

參數設置完畢后，開始進行模型計算。3EWATER支持大時間步長而保證計算的穩定性。計算總耗時約8分鐘，用GISPLOT查看計算結果，分別選擇溫度和污染物，進行擴散模擬。

3.1溫度場結果展示

可以看到，三維模型良好地表現了各層的差異性。

查看溫度的模擬結果，表層污染源附近的溫度如下：

圖 4 表層溫度示意圖

底層的溫度如下：

圖 5 底層溫度示意圖

可以看出，由于溫排水溫度較高，密度較小，在隨水流遷移擴散的過程中，溫排水向表層遷移，導致表層水體溫升加大，底層基本沒有溫升。

3.2污染物濃度場結果展示

污染物濃度的模擬結果如下：

表層：

圖 6 表層污染物示意圖

底層：

圖 7 底層污染物示意圖

可以看到，同溫排水運動規律一樣，污染物隨著溫排水向表層遷移，表層污染物影響范圍較大，底層基本沒有影響。由于丹江口水庫庫容較大，水面較寬，因此水庫中心處水流流速較小，因此污染物擴散基本向四周均勻擴散。同時由于丹江口水庫黃家港出口在污染源釋放點的東南方向，因此污染物有向東南方向遷移的趨勢。