1.背景

利用水环境数值模拟软件3EWATER，对丹江口水库建立了一套三维应急水动力水质模型，模拟突发情况时，水库中的温排水以及水质的变化情况，为突发水污染应急做决策依据。

丹江口水库位于汉江中上游，水域横跨鄂、豫两省，是国家南水北调中线工程的饮用水水源保护区，其水源质量关系重大，我公司通过全面的收集整理当地的水文水质条件资料，进行水动力水质模拟。通过数值模拟的方法，可以从定性、定量的角度分析遇到突发情况时，污染物的扩散过程，因而可以更快地做出应急预案，帮助决策，减少损失。

2.建模过程

2.1勾画边界

使用GISMODEL直接加载河南省环科院提供的丹江口水库边界文件，边界范围如下：

图 1 河道边界轮廓示意图

2.2绘制网格

使用RGFGRID加载GISMODEL处理完毕的丹江口水库的边界文件，绘制计算网格。共38199个网格，如下图所示：

图 2 计算网格示意图

2.3参数设置

使用GISFLOW加载RGFGRID绘制完毕的网格，进行三维水动力、温排水、水质模拟。三维模拟一共分为5层，每层平均分布，模拟时间步长为1min；

初始条件：温排水初始温度设为25℃；

选择边界：入流边界有郧县、丹江入口、淅川，出流边界有黄家港和南水北调取水口；

污染物为DDT（滴滴涕），污染物的释放点如下图；

释放条件：污染源为第3层（中间层）排放；

DDT的衰变率为0.002。

图 3 污染物释放点位置示意图

3.结果分析

参数设置完毕后，开始进行模型计算。3EWATER支持大时间步长而保证计算的稳定性。计算总耗时约8分钟，用GISPLOT查看计算结果，分别选择温度和污染物，进行扩散模拟。

3.1温度场结果展示

可以看到，三维模型良好地表现了各层的差异性。

查看温度的模拟结果，表层污染源附近的温度如下：

图 4 表层温度示意图

底层的温度如下：

图 5 底层温度示意图

可以看出，由于温排水温度较高，密度较小，在随水流迁移扩散的过程中，温排水向表层迁移，导致表层水体温升加大，底层基本没有温升。

3.2污染物浓度场结果展示

污染物浓度的模拟结果如下：

表层：

图 6 表层污染物示意图

底层：

图 7 底层污染物示意图

可以看到，同温排水运动规律一样，污染物随着温排水向表层迁移，表层污染物影响范围较大，底层基本没有影响。由于丹江口水库库容较大，水面较宽，因此水库中心处水流流速较小，因此污染物扩散基本向四周均匀扩散。同时由于丹江口水库黄家港出口在污染源释放点的东南方向，因此污染物有向东南方向迁移的趋势。