地下水由于受到严重污染而被限制开采,水库逐渐成为多数城市的主要供水水源,然而几乎每座水源水库都存在一定程度的水质污染问题。目前,水源水库水质污染主要源自内源污染。水温分层是内源性污染的主要诱因,破坏水温分层是控制水源污染的关键。内波能引起水体混合,是能量、动量和质量的载体。本研究在不同温度梯度和曝气量条件下,主要分析了破坏分层期间跃温层下潜速度与内波特性参数的关系,研究了温度梯度和曝气量对曝气诱导内波破坏水温分层过程及效果的影响,揭示了内波破坏水温分层的机理,并讨论了曝气器出水口位置对破坏水温分层过程及效果的影响。通过上述研究得出以下结论:(1)在相同曝气量不同温度梯度条件下,有限分层水体完全混合之前,曝气诱导的内波一直存在于跃温层内部;内波波幅在跃温层中部较大,边缘较小。破坏分层期间,跃温层逐渐下潜,下潜速度、稳定系数逐渐减小,内波持续时间、周期、波幅逐渐变大;同等条件下,跃温层下潜速度随着温度梯度的增大而减小,稳定系数随着温度梯度的增大而增大,水体完全混合后稳定系数均趋于0g·cm/cm2。(2)在相同温度梯度不同曝气量条件下,破坏分层期间,跃温层逐渐下潜,下潜速度、稳定系数逐渐减小,内波持续时间和周期逐渐增大;同等条件下,跃温层下潜速度随着曝气量的增大而增大,曝气开始前稳定系数处于1.64g·cm/cm2左右,水体完全混合后稳定系数均趋于0g·cm/cm2。(3)内波在有限分层水体横向传播过程中没有发生破碎,主要依靠流体质点垂向的上下移动而促使水体混合,这与海洋等开放水体中内波破碎导致水体混合的传统机理是不同的。(4)破坏分层期间,曝气器出水口位于35cm处时,跃温层逐渐下潜,内波持续时间和周期逐渐增大;与曝气器出水口位于45cm处相比,相同位置内波周期整体减小。距离库底45cm和30cm处,内波持续时间稍有减小,但15cm处明显增大。出水口位于35cm处时,水体混合时间增大,模型水库水体混合效果降低。