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一种太湖蓝藻漂移数值模拟改进方法 

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申请/专利权人:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

摘要:本发明公开了一种太湖蓝藻漂移数值模拟改进方法,包括在监测水域设置采样点,采集分析监测水域即时蓝藻信息和波浪信息数据;考虑波浪辐射应力的基础上求解三维浅水方程,从而模拟得出波浪辐射应力耦合作用下的风生流湖流流场模型;分别计算蓝藻Stokes运动和Ekman运动的流速矢量得到蓝藻漂移修正数据;在风生流湖流流场模型中输入蓝藻漂移修正数据和蓝藻垂向浓度得出蓝藻漂移模拟数据。本发明考虑风浪引起的Stokes流、科氏力引起的Ekman螺旋流及风浪作用下垂向混合趋于均匀的影响,避免模拟模型输出的蓝藻水平漂移速度低于实测值、漂移方向偏于实测方向左侧、蓝藻垂向分布偏于水体表层,提高蓝藻漂移数据的精确性。

主权项:1.一种太湖蓝藻漂移数值模拟改进方法,其特征在于:包括以下步骤,A在监测水域设置采样点,采集分析监测水域即时蓝藻信息和波浪信息数据;B考虑波浪辐射应力的基础上求解三维浅水方程,从而模拟得出波浪辐射应力耦合作用下的风生流湖流流场模型;C分别计算蓝藻Stokes运动和Ekman运动的流速矢量得到蓝藻漂移修正数据;D在风生流湖流流场模型中输入蓝藻漂移修正数据和蓝藻垂向浓度得出蓝藻漂移模拟数据;所述波浪辐射应力的波浪要素模拟数据用于蓝藻垂向紊动扩散系数计算,具体公式为: 式中:Kw为系数,取1.0~3.0×10-3;Hw为波高;H为水深;T为波周期;K0为不考虑波浪的背景紊动扩散系数,一般由紊流模型计算;所述蓝藻垂向浓度计算具体公式为: 式中:Ez为蓝藻垂向紊动扩散系数;Cb为蓝藻垂向分布的函数;所述蓝藻伪空孢密度计算公式: 式中,—有效光辐射大于时刻到计算时刻期间微囊藻接受到的有效光辐射平均值;、—拟合常数,分别为8.17E-5kgm2sm3minμmol、0.02316kgm3min;藻垂直运动速度: 式中,vc—藻垂直运动速度-ms;g—重力加速度-9.81ms2;r—微囊藻有效半径,m;—藻的密度-kgm3;—水体密度-取为998.2kgm3;—藻的形状阻力,用来描述颗粒偏离球体的程度,球体时该系数取为1;—水体动力粘度,kgms。

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权利要求:

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