太湖水动力学三维数值试验研究─1.风生流和风涌增减水的三维数值模拟

本文建立了太湖风生流和风涌增减水的一个三维数值模型,该模型可对垂直方向进行多层次划分,且各计算网格点层数一样。模拟计算了１９９７年８月的１１号台风对太湖水位和湖流作用,用环湖六个水位站水位过程资料对模型计算出的水位进行了验证,并用太湖梅梁湖湾口的实测流速资料对模型计算出流场进行了校验。     

太湖风生流的三维数值模拟

建立了太湖三维风生流数值模型,并用差分法求解;垂直方向上采用了坐标变换技术,把任一节点的水深转换成无量纲水深,从而有效地消除了因风力作用造成的自由水面波动和湖底不规则的影响;水平面上采用锯齿网格处理,对于四周以闭边界为主的湖泊水域,显得比较合理。计算结果表明,湖泊风生流沿垂直、水平方向都有较大变化,流向上下、水平也并不一致,这是湖泊水流区别于其它水域水流之所在。计算模拟显示所建模型的有效性和可操作性。     

太湖水体的总磷分布及湖流对其影响的数值研究

用数值模拟的方法研究了太湖水体中ＴＰ分布特征及湖流对其影响,推导,建立了包括平流,水平扩散,沉降和底泥释放的浅水湖泊中污染物浓度分布计算的二维迎风有限元数值模式,并在给定若干点源条件下计算各种稳态流场下太湖水体中的ＴＰ分布。     

太湖水动力学三维数值试验研究─2.典型风场风生流的数值计算

本文用垂直谢匀分五层,水平网络蹁为１ｋｍ的压缩σ坐标系下的三维数值模型,计算了太湖典型风场ＳＥ,ＮＷ,ＳＷ风生流,分析了太湖湖流及由各层流场平均得到的整层平均流肪在这三种典型风场作用下随时间的演变特征,探讨了风应力,水面倾斜压强梯度力,湖底摩擦力三者对湖流垂直结构的影响,初步揭示了太湖湖流垂直结构形成的机理。     

青海湖湖陆风的数值研究

用一个含植被参数化的二维中尺度模式研究青海湖夏季的湖陆风,模拟结果再次表明该模式具有重现局地中尺度环境特征,如冷（热）岛环境和湿岛等。同时表明,模式对植被覆盖度是敏感的,即有稀疏植被覆盖（σ＝３０％）情况的湖陆风白天比裸地情况要小,夜间则大,湖岸水平温度（或湿度）梯度随植被覆盖度增加而减小。     

下击暴流风的数值仿真研究

作为自然界的一种强风荷载,雷暴天气产生的下击暴流风在世界范围内造成了大量工程结构物的破坏。研究证实,下击暴流风具有同常规的大气边界层近地风完全不同的风场特征。利用通用商业CFD(Computational fluid dynamics)软件FLUENT完成了几何缩尺比为1:2000的下击暴流过程的数值仿真。非定常的数值模拟将有助于更好地理解下击暴流风的动力特征。数值结果表明,基于雷诺平均的Navier-Stokes方程进行的非定常数值模拟结果同根据实测数据提出的三种经验风剖面吻合良好,在目前实测资料稀少的情况下,有助于更好地研究下击暴流风的基本特征。     

海南岛海风雷暴结构的数值模拟

本文利用高分辨率WRF模式对2012年7月20日发生在海南地区的一次海风雷暴过程进行模拟,探讨了海南岛复杂地形下海风雷暴的结构、发展演变过程及其触发机制.结果表明,海南岛北部向内陆传播的海风与南部受地形阻挡的海风相遇后会形成海风辐合带,辐合带能影响当地的散度和涡旋特征,为雷暴的发生发展提供有利的动力和热力学条件.海南岛受热带海洋的影响较大,当地的水汽条件和对流潜势长期保持着有利于对流发展的状态,自由对流高度始终处于较低的位置,一旦海风辐合带来的抬升运动克服对流抑制到达自由对流高度后,对流就能自主地发展起来,所以单纯的海风辐合也常常能触发当地的强雷暴.雷暴发生发展过程中对流参数存在明显的变化,其演变曲线的突变位置对雷暴的发生有一定的指示作用.海南岛的海风雷暴过程与当地的复杂地形密切相关,地形的动力阻挡作用影响着低层海风的辐合以及对流的发展.     

野外模拟扰动对太湖微囊藻群体大小的影响

风浪扰动是影响湖泊生态系统重要的环境因素之一.为了解风浪扰动对湖泊微囊藻群体大小的影响,在野外模拟了风浪扰动对太湖微囊藻群体大小的影响.结果表明,实验组模拟风浪连续扰动24 h,扰动结束时实验组和对照组微囊藻群体大小分别为68.38和12.56μm,实验组和对照组微囊藻群体大小呈极显著差异;扰动结束时实验组和对照组微囊藻胞外多糖含量分别为1.49×10~~(-6)和1.26×10~(-6)mg/cell,二者差异显著.表明适当强度的风浪扰动短时间内能促使微囊藻群体显著增大,有助于人们对太湖微囊藻水华暴发机理的认识.     

太湖风生流数值模式及其对总磷分布的影响

A new up-winding finite element numerical model, which is two-dimensional and suitable for modeling lake current and the distribution of total phosphorus(TP) in shallow lakes, is derived. Moreover, it is used in the study of wind-driven current in Taihu Lake, and the impact of lake current field on the distribution of TP is also discussed.     

太湖的泥沙与演变

历史时期,太湖是不断扩展的,其平均扩展速率为0.37km~2/a。据沙量平衡分析与计算表明。因湖岸崩塌和太湖水系的输沙作用,近期太湖的泥沙淤积量为9.28×10~5t/a.泥沙数量虽然不大,但经过长期的积累,对太湖演变具有深刻影响。就自然演变趋势而言,近期太湖面积仍以0.168km~2/a的速率扩大,容积则以3.95×10~5m~3/a的速率减小,太湖正进一步向浅平方向演变。然而,因围湖造田,建国以来,太湖的面积则以4.58km~2/a的速率在减小。     

东太湖湖泊面积及网围养殖动态变化的遥感监测

东太湖高密度网围养殖已是东太湖水资源过度开发的重要问题,彻底查清东太湖网围养殖规模,是采取一切治理措施的前提,遥感技术可真实反映湖区网围养殖情况,能避免人为的虚报、错报现象．本文利用六景TM图像和三期高精度航片,分析了东太湖20世纪80年代以来湖泊面积、网围养殖的时空变化情况并提出控制网围养殖盲目发展的对策．1984年以来,东太湖湖泊面积持续减小,20年内共减少了249．23hm^2;其中1994—2000年是湖泊消失的快速时期,消失的湖泊主要用于围垦养殖．1990年以来,网围养殖规模逐渐增大,目前几乎布满整个东太湖;1995年以来的增长速度更为迅速,2003年的网围面积10647．02hm^2,比1995年增加了9401．29hm^2,该时期内网围规模增加的年速率是1990—1995年的4倍．     

太湖波浪数值模拟

在太湖实际波浪观测的基础上,采用率定验证后的第三代动谱平衡方程,考虑实际水底地形、波浪折射、浅化、反射、破碎、湖流等条件下,对太湖波浪进行数值模拟,研究太湖波浪的主要影响因素.结果表明:SWAN模型可以较好地模拟风作用下太湖风浪的生成和传播过程,模型在太湖应用是合适的;波高、波长、波周期等波浪参数在太湖的分布与风速、风向、水深等因素密切相关;在相同风向、不同风速情况下,太湖波浪发展至稳定状态的时间不一样;在不同风向,相同风速持续作用下,有效波高达到稳定的时间差不多,变化趋势也比较相同.说明波浪的发展不光取决于风速的大小,还同风的持续吹的时间和风区长度有关.     

山体遮挡对滇池风生流的影响初探

用二维风生流数值模型模拟滇池湖流运动。滇池在主导风向西南风作用下,假定湖面风场是均匀的,数值模拟的湖流流态与实测湖流结果相差很大。而考虑山体遮挡影响,根据实测湖流期间现有的风情资料,在湖面上构造一非均匀风场,数值模拟结果与实测值基本一致。山体遮挡对滇池风生流的影响是不容忽视的。建议进一步进行湖流和湖面风向、风速监测,并建立过山气流数学模型,深入研究山体遮挡对湖泊风生流的影响。     

Numerical prediction of turbidity currents on unsteady sediment-supply

A three-dimensional(3D) numerical model of unstable turbidity currents is developed based on the mechanism of sediment transport and turbulence theory.In this model,numerical simulation of turbidity currents without subsequent supply of muddy water was conducted using the same parameters as were used in the flume experiments.The evolution process of turbidity currents of completely losing supplies observed in the experiment was simulated by the model;validation of the numerical model and the algorithm was conducted.If momentarily interrupted process is regarded as a special case of the gradually interrupted,based on the preceding numerical simulation validity,it is feasible to simulate the motion law of turbidity currents under losing gradually supplies.By this method in this article,the characteristic of sediment-laden flow of losing gradually supplies was obtained,as well as its relationship between front velocity and sediment concentration.     

太湖鱼类区系变化和渔获物分析

20世纪80年代之前,太湖有鱼类107种、25科,属4个生态类型:洄游型、江湖洄游型、河流型和湖沼型.自2002年9月至2006年1月进行了太湖鱼类采集,共采得鱼类60种、18科.其中,除放流的鱼类外,都能在封闭的湖泊环境中完成生命周期(湖沼生态型);团头鲂、鲮、银鲫和尼罗罗非鱼属移植种类.团头鲂、鳙、鲢、草鱼和青鱼是从20世纪60年代起每年向湖中放流的鱼类;鳗鲡则是自1976年起放流从长江采捕的鳗苗.20世纪50年末至1985年,长江和太湖之间人为隔断,不能在静水中繁殖的鱼类在湖中消失,自然鱼类资源下降;加上过度捕捞和对繁殖群体缺少保护,导致鱼类群体小型化.最后,对太湖渔业资源的优化进行了讨论,并进一步提出对策.