养殖浮筏对海州湾水交换能力影响的研究（英文）

海州湾是我国最大的紫菜筏式养殖基地。采用数值模拟方法研究了养殖浮筏对海州湾水动力条件和水交换能力的影响。首先,利用基于有限体积的海洋数值模式(FVCOM)建立了海州湾水动力模型,并在模型中引入考虑浮筏影响的双阻力模型,对海州湾海域的水动力场、纳潮量和水交换能力进行了模拟。结果表明,养殖浮筏严重削弱了海湾内水动力场,使养殖区域的海表流速降低10%～50%;纳潮量减少,最大减少了0.21×10⁸ m³;海水半交换周期延长了16个潮周期,平均半交换时间延长了20%,表明海湾内养殖浮筏的存在降低了水交换能力。最后,通过数值实验,探讨了在养殖浮筏区设置水流通道对提高海湾水交换能力的贡献。     

东山湾水动力数值模拟及其纳潮量和水交换周期计算

东山湾属于半封闭性海湾,水文特性具有一定的代表性。在总结水体交换能力计算方法的基础上,采用对流扩散的水交换模式,建立平面二维数学模型,利用大潮、小潮实测潮位和潮流资料对模型进行了流场的验证,计算了纳潮量,半交换期以及交换率的平面分布。计算得出,大潮和小潮时,纳潮量为9.44×10~8 m~3和5.36×10~8 m~3,半交换期为8.13 d和13.0 d以及交换率的平面分布。整个海湾交换率的平面分布表明:湾口水交换能力最强,湾中部水交换能力良好,而湾顶水交换能力较弱。对东山湾开发利用的过程中,应结合海湾的纳潮量、半交换期以及交换率的分布,合理布置排污口,充分利用海洋自净能力。     

东山湾水动力数值模拟及其纳潮量和水交换周期计算

东山湾属于半封闭性海湾,水文特性具有一定的代表性。在总结水体交换能力计算方法的基础上,采用对流扩散的水交换模式,建立平面二维数学模型,利用大潮、小潮实测潮位和潮流资料对模型进行了流场的验证,计算了纳潮量,半交换期以及交换率的平面分布。计算得出,大潮和小潮时,纳潮量为9.44×10~8 m~3和5.36×10~8 m~3,半交换期为8.13 d和13.0 d以及交换率的平面分布。整个海湾交换率的平面分布表明:湾口水交换能力最强,湾中部水交换能力良好,而湾顶水交换能力较弱。对东山湾开发利用的过程中,应结合海湾的纳潮量、半交换期以及交换率的分布,合理布置排污口,充分利用海洋自净能力。     

基于水动力数值模拟的罗源湾水体交换周期及纳潮量计算EI北大核心CSCD

为了分析罗源湾水动力特性及流场情况,建立了基于Mike21的罗源湾水动力数学模型,经率定得到模型湾内海域Smagorinsky系数为0.28,糙率为0.024~0.035,风拖曳系数为0.0010~0.0015。利用该模型模拟计算了罗源湾水体交换周期及纳潮量,结果表明:涨落潮时,罗源湾流速在0.20~1.56 m/s,湾口及可门水道水动力条件好,北岸及西北角水动力条件较差,北岸受湾外海域潮波影响程度低于南岸;罗源湾水体半交换周期约为15 d,15 d、30 d、45 d和60 d后罗源湾水体平均交换率分别为48.5%、69.3%、78.8%和85.5%;秋季时罗源湾平均纳潮量为5.73亿m^(3),大潮纳潮量为7.07亿m^(3),小潮纳潮量为4.40亿m^(3)。建议在罗源湾入海污染源通量管控过程中,综合考虑海域自身水动力条件,合理控制罗源湾西北角入海污染物排放量。     

基于FVCOM的辽河口鸳鸯岛海域水动力特性数值模拟研究

基于非结构化网格的海岸海洋模型(FVCOM),构建了辽河口鸳鸯岛海域水动力数值模型,并利用实测潮位、流速、流向数据对模型计算精度及可靠性进行了验证,对比结果表明模型计算值与实测值具有较高的吻合度。在验证模型可靠的基础上,进行了不同径流条件下鸳鸯岛水域的流场模拟计算,简要分析了不同径流情况下岛域附近水动力和流场的变化。模拟流场较好地展现了辽河口鸳鸯岛海域的复杂流况,研究结果为进一步探究河口湿地海域的盐度分布、泥沙冲淤及污染物输运提供参考。     

多年围填海工程对湛江湾水动力环境的影响

湛江湾为一半封闭海湾,从2003年开始湛江湾进行了多次围垦造地工程,水域面积已减小3.2%,围填海工程必将造成湛江湾水动力环境的变化。采用平面二维水质数学模型,在对潮位、潮流实测数据验证的基础上,对湛江湾不同年份围填海工程实施后的潮流动力变化进行模拟,对比了湾内流态分布和特征点流速变化,计算了海湾纳潮量的变化,分析了围填海对于湾内水交换能力的整体及局部影响。模拟结果表明,围填海工程对湾内流场的影响仅限工程附近水域,对湛江湾主航道流速影响较小;纳潮量随湾内水域面积的减小而减小,2015年湛江湾纳潮量与2003年相比总体减小3.4％。对于深水区围填尤其是伸入到主流区的围填海工程,由其引起的水动力环境改变和纳潮量变化都比较大,应引起足够重视;湛江湾多年围填海对于工程附近局部水域的水交换能力的影响显著,其中宝满港区由于位于深水区且伸入到主流区,导致水交换率变幅较大,在远期岸线规划应结合污染物治理方案进行。     

横琴岛中心沟规划水系水体交换效果模拟研究

横琴岛中心沟规划水系为珠江三角洲感潮河网水系,水系内存在多个相互连通的环路,水动力条件差异较大。部分区域水体交换能力较差,容易导致局部的污染蓄积。为了掌握水系在外江潮汐影响条件下水动力水质变化规律,采用DELFT SOBEK软件对水闸联合调度条件下的中心沟规划水系进行了水动力水质数值模拟,获得了非稳态浓度推移过程和水体半交换周期等指标,为水系规划提供了技术支撑。     

汕头港外拦沙堤建设前后榕江河口水体交换能力的数值模拟

为了研究汕头港外拦沙堤建设前后榕江河口水体交换能力,建立了平面二维水动力数学模型以及平面二维对流扩散模型,率定后水动力各要素与实测值吻合较好。运用二维对流扩散模型计算了工程前后洪、枯季情况下的水体半交换时间,结果表明:榕江河口水体交换能力较强,工程前枯季榕江河口的水体半交换时间为373 h,洪季为58 h;拦沙堤建设以后,汕头港出海航道水域的潮差、平均流速均有所减小,水体交换能力稍有减弱,枯季水体半交换时间为376 h,洪季为59 h。工程前后枯、洪两季榕江河口水交换时间分别相差3 h和1 h,说明拦沙堤的建设对榕江河口水体交换能力影响很小。     

河北省泥质河口纳潮冲淤加拖淤的试验研究

河北省沿海诸多河口建有挡潮闸,由于长期关闭闸门,受潮汐影响,闸下河道严重淤积,严重影响河道的防洪安全。寻找经济、合理、客观地解决河口淤积的有效措施,是一项非常重要和迫切的任务。在子牙新河河口原型观测资料的基础上,结合河北省河口的现状,分析了全潮、纳潮、冲淤加闸下拖淤等5项试验成果,提出了河北省泥质河口清淤的最佳有效方式。     

基于RBF代理模型和粒子群算法的水交换优化研究

良好的水交换对改善水环境、提高水域周边景观效果等具有十分重要的作用。而引水置换的方法对促进水交换效果显著,但利用数值模拟进行水交换研究耗时长、效率低,且人为改变参数的局限性大,不利于寻找最优的换水方案。为解决这一问题,基于径向基函数(简称RBF)代理模型建立水交换优化模型,并通过粒子群算法求最优解。以某人工岛游艇别墅区港池初拟方案为例,验证该方法的可行性和优越性。算例结果表明:（1）构建的基于RBF代理模型的水交换优化模型精度较高;（2）基于RBF代理模型的水交换优化模型计算1次所需时间量级为秒,而传统数值模拟计算的量级为小时;（3）通过粒子群算法,对建立的基于RBF代理模型的水交换优化模型求解,得到研究区域的最优换水方案。上述最优方案的结果与MIKE21水动力和对流扩散模型的计算结果相符。     

基于数值方法的城市人工湖泊水体交换研究

为定量分析和定性掌握引调水作用下城市人工湖泊的水体交换能力,以某城市人工湖泊为例,建立了水动力和对流扩散模型,通过获得湖内保守性物质含量的分布,计算了人工湖的水体更新时间和水体交换率。模型依据实测水位资料得到校准和验证。计算结果表明,主湖区的水体更新时间较短,不超过10 d,湖区整体更新时间最短可达13 d,水体交换率最大可达94%。内湖水体受其半封闭性形态限制更新时间较长。对内湖及湖周死水区域采取增加抽注水等工程措施,可显著改善湖内水体交换效果。研究结果有助于理解湖内水体中的物质输移过程,可用于人工湖泊的规划设计和调度运行的决策管理,对其他同类型城市人工湖泊的水体交换研究具有一定的参考作用。     

基于MIKE21模型的水交换数值模拟研究

以滇池草海生态清淤为工程背景,基于二维数值模型MIKE21 HD FM和MIKE21对流扩散模块建立了滇池草海水动力模型和对流扩散模型,对东风坝三种处理工况滇池草海水动力环境和水体的交换程度进行数值模拟.根据二维水动力和水交换模型模拟计算结果表明,拆除东风坝后固然可以最大幅度地提高原来东风坝区域内部的交换水效率,但通过...     

渗流仪装置结构对潜流交换的影响研究

为揭示渗流仪的不同装置结构对潜流交换的影响,通过自行设计渗流仪装置,采用室内水槽实 验与数值模拟相结合的方法,分析研究了不同装置结构对河床界面压力分布及区域潜流量的影响规律。 结果表明,三角形形状的渗流仪收集到的潜流量随地表水流条件的变化符合一般规律;渗流仪装置的凸 起高度Δｈ会增大装置上下游区域内的总水头和河床界面上的潜流量,并且随着Δｈ的增大效果越明 显,其影响程度也随着与装置距离的增大而降低;渗流仪装置插入河床深度的不同会影响该区域的潜流 量的测量,潜流量均随着上下游两侧插入深度的增大而减少。     

异常大风对胶州湾水交换影响的数值研究

该文基于水体平均存留时间的概念,数值模拟不同风场条件下胶州湾的水交换能力。结果显示:在无风状态下,整个胶州湾的水体平均存留时间为79 d,在夏季统计风场、冬季统计风场、SE风向异常大风和NNW风向异常大风条件下,整个胶州湾的水体平均存留时间相对于无风状态分别减少了15.2%、21.5%、3.8%和2.5%。异常大风持续作用一天,对胶州湾东北、西南海域的水体平均存留时间影响可达10%左右。     

基于SEBAL 模型的锡林浩特蒸散量反演研究

陆面蒸散作为反映土地利用/覆盖变化所引起地表水热变化的敏感因子是当今全球气候变化研究的焦点之一.本文以内蒙古锡林郭勒盟锡林浩特市为研究区域,基于SEBAL（Surface Energy Balance Algorithm for Land）模型,采用研究区2005年8月17日的Landsat TM遥感影像对其地表蒸散量进行反演研究,分析蒸散量的空间变化格局.结果表明：锡林浩特日蒸散量平均值为4.3mm,最大值达到了7.5mm;日蒸散量呈现出西北低、东部高的空间分布格局;日蒸散量较少的区域主要分布于锡林浩特市的西部、北部以及最南部的部分区域,中部较少部分地区的蒸散量较低（接近于0）.     

水工建筑物量水的步骤和方法

灌溉渠系上有各种类型的配套建筑物,这些水工建筑物只要出流符合一定的量水水力学条件,都可以用作量水。它既可减少因灌溉系统设置量水设施所产生的水头损失,又可节省大量附加量水设备的建设费用。因此,只要经实测校核后达到一定的精度,应尽可能利用水工建筑物量水。     

基于ABC-BP的土壤侵蚀量预报模型研究北大核心

以预测土壤冲刷量为目标,根据《中国河流泥沙公报》数据资料,建立了以土壤类型、地形、坡度、植被、降雨为输入因子,土壤侵蚀量为输出因子,拓扑结构为5-7-1的BP神经网络预测模型。针对BP神经网络模型缺陷,采用了人工蜂群算法(ABC)对BP神经网络的权值和阈值进行优化,建立了ABC-BP模型,并对该模型的性能进行了验证。结果表明,所建立的ABC-BP土壤侵蚀量预报模型模拟值与实测值的相关系数、平均相对误差分别为0.994 2和4.13%,两者之间无显著的统计学差异,具有较好的一致性和较高的模拟精度。     

基于温度示踪的潜流交换通量解析模型对比

在总结和阐述一维瞬态对流-传热模型理论异同点及适用性的基础上,选取美国沃克湖流域相关河流潜流带为工程实例,采用VFLUX 2程序计算对比了不同一维解析模型量化河流潜流带垂向潜流交换通量的差异,验证和确定了适用于求解垂向潜流交换通量的最优解析模型,探究了潜流带不同深度处潜流交换通量的时空变化规律,并从理论分析角度讨论了解析模型的优缺点及未来利用温度示踪法量化潜流交换通量的研究方向。结果表明:相较于相位法和振幅-相位组合法,振幅法更能合理反映潜流带中地表水与地下水相互作用关系;潜流带不同深度处的潜流交换通量差别明显,浅层潜流带中潜流交换作用频繁,随着深度的增加,其交换作用逐渐被抑制;未来应当考虑建立更加合理且适用于复杂工程条件的潜流交换通量数值模型。     

基于半定量方法的华北冬小麦施氮量优化管理研究

利用田间实测数据对AquaCrop模型进行校验,获取了模型的关键参数,并量化不同施氮量水平与肥胁迫相关的压力系数;以此为基础,提出了半定量方法的参数化方案,实现了华北冬小麦施氮量的优化管理。结果表明：(1)模型校验过程中冠层覆盖度的决定系数R²大于0.876、NRMSE小于15.554%;土壤含水率模拟值与实测值的R²大于0.840、NRMSE小于9.960%;所有处理下产量模拟值与实测值的R²大于0.964。说明经校验的模型能较好地模拟不同施氮处理下作物生长及产量产出过程,可利用该模型进行施氮量优化管理研究。(2)利用半定量方法实现了氮肥的多情景模拟,根据模拟结果建立了施氮量与产量之间的关系,当施氮量达到355.30 kg/hm²后,继续增加施氮量,冬小麦的产量出现了降低的趋势。     

河套灌区田间渠道量水技术的现状和展望

以流速仪量水为主的现行量水技术不适应内蒙古河套灌区田间渠道的条件，推广和应用新的量水技术是本灌区急需解决的课题。文中剖析了应用流速仪量水所产生的问题，提出适宜在灌区内推广的量水仪器应具备的功能，并推荐沙壕渠试验站研制的平原灌区田间渠道量水系统在灌区内推广。