洞庭湖地区水系水动力耦合数值模型

针对洞庭湖地区复杂水系和复杂水情下的实际水流运动特征,建立了完全基于水力学方法的洞庭湖地区水系的一、二维耦合的全局水动力学模型,实现了不同水体数值模拟的自动有机衔接。模型包括湖泊、河网水系两部分。对长江干流荆江段、湘资沅澧四水、三口分流河道,运用能够反映河道主槽和边滩不同行洪特征的扩展一维水量模型进行模拟;对于洞庭湖湖区部分,采用二维非结构的有限体积法建立水动力模型;应用重叠投影法实现模型的耦合。模型具有动边界的自动处理,河道分区计算,分洪、溃堤过程实时模拟等功能。剖分的网格较为细致地刻画了湖区的地形,使模型能够模拟"高水湖相、低水河相"的湖流特征。运用1996年7月的实际洪水过程,进行了模型的验证,较为准确地模拟了实际水流特征。     

基于长短时记忆神经网络的鄱阳湖水位预测

湖泊水位是维持其生态系统结构、功能和完整性的基础.鄱阳湖受流域"五河"和长江来水双重影响,水位变化复杂.为了准确预测鄱阳湖水位变化,采用长短时记忆神经网络方法(LSTM)构建了鄱阳湖水位预测模型.该模型以赣江、抚河、信江、饶河和修水"五河"入湖流量和长江干流流量作为输入条件,预测鄱阳湖湖区不同代表站(湖口、星子、都昌、吴城和康山)的水位过程.研究以1956—1980年的水文时间序列数据作为训练集,1981—2000年作为验证集,探讨了LSTM模型输入时间窗、隐藏神经元数目、初始学习率等模型参数对预测精度的影响,并确定了鄱阳湖水位预测模型的最优参数.结果表明,采用LSTM神经网络方法可基于流域"五河"和长江来水量历时数据合理预测鄱阳湖不同湖区的水位过程,五站水位预测的均方根误差为0.41～0.50 m,纳什效率系数和决定系数达0.96～0.98.为考察模型训练数据集对鄱阳湖水位预测结果的影响,进一步选取了随机5年(1956—1960年)的资料和5个典型水文年(1954年、1973年、1974年、1977年和1978年)的日均流量资料来训练模型.结果显示随机5年资料作为训练数据的预测精度要...     

赤潮生态动力学模型初探

我国有害赤潮的发生呈明显上升趋势，其发生频率趋高，持续时间增长、范围变广、危害扩大、赤潮类型呈多样化。赤潮发生受各种自然环境因素，水文、气象、地形地貌以及水体本身物理、化学、生物特性的影响，各影响因子之间又有密切的相互联系，相互制约关系，研究需要涉及多种学科。为了对赤潮问题做更深入的研究，必须借助动力学方法综合考虑各种过程以便从整体上探讨赤潮发生、发展的规律。因此，人们开始研究建立赤潮生态系统动力学模型。目前，赤潮数值模拟研究刚刚起步，要对赤潮进行有效的预测预报，必须将河口海湾水流运动和水体理化参数变化规律的精确描述和模拟结合起来，不仅模拟水生生物生存环境因子，而且还模拟生物本身的生消过程。     

鄱阳湖泄流能力分析

鄱阳湖近年低枯水位频繁发生,引起了人们广泛的关注.鄱阳湖作为吞吐型湖泊,通过狭长的湖口水道与长江自然相通,其水力特性直接影响着长江与鄱阳湖的相互作用关系.基于水力学方法,提出湖泊泄流能力的概念,并采用湖泊水文观测数据,研究了鄱阳湖的泄流能力特征及其近年的演变过程.结果表明,2000s之前鄱阳湖泄流能力基本维持不变,之后迅速提高,近年开始趋于稳定.泄流能力的显著提高改变了鄱阳湖与长江相互作用的水力特性,从而影响了鄱阳湖的水量平衡,加剧了近年枯水情势.研究表明,大规模采砂是鄱阳湖泄流能力变化的主因,应加强鄱阳湖采砂管理.     

基于综合指标法的鄱阳湖生态系统健康评价

由于湖泊生态问题日益突出,湖泊生态系统安全状态已经成为人们关注的热点问题,了解湖泊水生态系统的状况并根据湖泊生态系统健康状况开展精准治理和生态修复与保护尤为重要。本文基于对鄱阳湖及其流域生态环境的长期监测数据和资料收集,采用综合指标体系法,从物理形态、水文、水环境、水域生态、湿地生态和社会服务6个方面构建了鄱阳湖生态系统健康评估的指标体系,主要涵盖了湖泊口门状况、“五河”入湖径流变异程度、入湖河流水质达标率等26个指标。依据设置的阈值等级得到鄱阳湖生态系统健康评价各层次健康状况等级,通过对各湖泊生态系统各指标得分进行加权计算,得出生态系统健康评估准则层和目标层的得分,最终对鄱阳湖生态系统健康进行了客观的评价。结果表明,构建的湖泊生态系统健康评价体系针对性强、科学全面、具有可操作性,可为鄱阳湖及类似通江湖泊的生态系统健康评价提供案例和方法借鉴。评价结果表明鄱阳湖健康体征状况目标层得分为73.45分,评价结果为亚健康,鄱阳湖水生态系统健康主要受泄流能力、水文节律变化、富营养化程度和物种多样性的影响。最后根据鄱阳湖的水生态系统健康评分等级探讨了鄱阳湖水生态系统中亟需解决的问题,针对性地提出了...     

基于四维变分同化法的巢湖流域南淝河水质模拟

针对河流模拟中未知不确定性源对模拟精度的影响,以巢湖流域南淝河为研究对象,建立了基于四维变分同化方法的南淝河干流水质模型,研究了含未知污染源的南淝河水质过程模拟.模型以未知污染负荷的动态变化过程为控制变量,通过同化沿河不同断面的逐日水质监测数据,识别不同河段的逐日入河污染负荷过程来实现水质过程的模拟,改变了常规模型模拟...     

我国湖泊水文学研究进展与展望

湖泊是地球表层水体的重要组成部分,在区域社会经济发展和生物多样性保护等方面发挥着不可替代的作用.气候变化和高强度的水资源开发利用等,导致湖泊物理、化学特性在时空格局上发生显著的变化,引起一系列的社会、环境、气候等响应.湖泊水文学研究湖泊水文要素及其时空变化特征、平衡关系与变化规律,在水文过程演变与归因解析、湖泊洪旱发生机理与调控、湖泊资源评估与可持续利用等方面,解决了众多理论和实践问题,为区域发展提供了强大支撑.本文评述了近50年来我国湖泊水文学的发展与研究进展,重点阐述湖泊水量平衡与水量变化、湖泊水动力与水文过程调蓄、湖泊极端水文事件成因、湖泊水文遥感反演等方面的研究进展,展望了湖泊水文学的未来发展趋势.