基于水—沉积物界面热通量的湖泊三维水温模型研究

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1、分类号学号M201173300学校代码10487密级硕士学位论文基于水—沉积物界面热通量的湖泊三维水温模型研究学位申请人：刘凤学科专业：水文学及水资源指导教师：康玲教授答辩日期：2014年2月28日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceResearchonThree-dimensionalLakeTemperatureModelBasedontheHeatFluxofWater-sed

2、imentInterfaceCandidate:LiuFengMajor:HydrologyandWaterResourcesSupervisor:Prof.KangLingHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaFebruary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果

3、。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签

4、名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要湖泊作为内陆地区最重要的淡水资源之一，随着人类社会经济活动的加剧，湖泊的可持续发展面临着严重威胁。水温是湖泊水环境中最重要的影响因素之一，湖泊的水温是决定溶解氧（DO）、生化耗氧量（BOD）等水质指标的关键因素，这些指标与整个水生态系统都有着密切的联系。目前的水温模型通常只考虑湖泊上界面的热通量，即水—气界面热通量，而忽略湖泊下界面的热通量，即水—沉积物界面热通量。本文首先介绍了计算水—沉积物界面热通量的两种方法，即热传导方程法和自相似法。

5、推导了基于水—沉积物界面热通量的湖泊三维水温模型，并详细介绍了从笛卡尔坐标系到垂向σ坐标系的转换过程，然后应用有限差分法对控制方程进行了数值求解，并利用FORTRAN95语言开发了相关程序。最后以喻家湖为例对模型进行了应用。在夏季，热量从湖泊水体传递给湖底沉积物；在冬季，热量从湖底沉积物传递给湖泊水体。但是，该热通量在夏季对湖泊水体的温度作用不明显。计算结果表明，考虑水—沉积物界面热通量的模拟结果变化趋势比较缓和，与实测值更加接近。受实测资料所限本文选取的模拟时段为夏季，湖底热交换对湖泊水体的温度作用不明显，因此考虑

6、与不考虑水—沉积物界面热通量两种情况下水温模拟值的差异较小。运用EFDC模型对喻家湖的同时段进行水温模拟，表明考虑水—沉积物界面热通量的模拟结果更加接近于实测值。关键词：湖泊，水—沉积物界面热通量，三维水温模型，EFDCI万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractLakes,asoneofthemostimportantinlandfreshwaterresources,withtheintensificationofglobalclimatechangeandhumanactivities,itssurviv

7、alandsustainabledevelopmentarefacingaseriousthreat.Watertemperatureisoneofthemostimportantenvironmentalfactors.Lakewatertemperatureisakeyfactorinthedecisionofdissolvedoxygen(DO),biochemicaloxygendemand(BOD)andotherwaterqualityindicators,whicharecloselyrelatedto

8、theentireaquaticecosystem.Thecurrentwatertemperaturemodelstypicallyconsideronlytheheatfluxattheinterfaceofthelakewhichiscalledheatfluxofwater-airinterface.Heatfluxofwater-se