我国水库众多,在淡水资源中占有很大的比重,当前水库水环境问题比较突出,水库污染、水质恶化现象时有发生。近年来,水库水资源保护和水质安全越来越受到人们的重视。大中型水库多属于分层型水库,往往又是重要的饮用水水源地,对其水质进行保护或改善尤为重要。分层型水库存在水温、水质分层现象,而这种水质分层并不利于水库水体生态环境。针对分层型水库,能否对水库水质分层的这种特性加以利用,通过分层泄水来有选择地泄掉水库内富含“有害成分”的劣质水层,对水库水质的改善有重要的意义。为此,本论文通过模拟分层型水库分层泄水形成的分层流,对水库内分层流型态特性进行研究分析,为采用水库分层泄流来改善水库水质提供科学依据。本文主要研究内容及成果如下:(1)采用宽度平均的立面二维模型,模拟不考虑水库温度、密度分层情况下的水库内流场,分析水库不同泄流工况时库内流场的分布。研究表明,如果水库内没有稳定的温度分层、密度分层,水库泄水时无法形成分层流。(2)采用垂向二维水温分层流模型,模拟水库温度、密度垂向分层情况下的不同高程孔口和不同流量泄流时形成的分层流,分析不同工况下水库内的分层流流场、温度分布和密度分布。研究表明,泄流时孔口高度附近水层不会影响其他高程的水层,在水库内能形成稳定的分层流,但不同高程孔口泄水在相同泄流流量的情况下形成的分层流的厚度不同,中孔泄流形成的分层流的厚度最大,其次是表孔泄流,最后是底孔泄流。水库内分层流区域流速先增大后减小,呈抛物线形分布,水库的其他水体几乎静止不流动。在泄水孔口相同,水位不变的情况下,分层流的厚度与水库的泄流流量相关,泄流流量越小,分层流厚度越小,越稳定;随着泄水流量的增加,分层流的厚度增加,稳定性降低。当泄水流量增加到一定程度的时候,水库内分层流破坏,流速分布类似明渠流速分布。(3)采用三维水温分层流模型对水库底孔泄流工况下的水库分层流进行模拟,分析在此工况下水库形成的分层流的形态,发现对于分层型水库而言,水库的横向宽度对水库流场的垂向分布影响很小。对于分层型水库,通过不同高程孔口泄流,可以控制不同高程水层下泄,通过调节泄水流量,可以控制分层流的厚度。因此,利用分层型水库的分层流特性,结合水库水质分布的监测情况,通过水库调度和选择开启库内不同高程的孔口,可以排泄不利于水库水环境的劣质水层,为实现水库水质改善探索了新的途径。