河道型水库水动力特征与气候条件的响应关系

气候条件(降雨、气温)的变化对流域内水资源、河道、湖库的径流影响较大.河道型水库由于具有河道和湖泊的双重特点,受气候条件的影响则更为显著.本文以广东省梅州的河道型水库——长潭水库为例,耦合流域分布式水文模型SWAT与环境流体动力学模型EFDC,研究了河道型水库水动力特征(以水龄表征)与气候条件的响应关系.根据梅县气象站1953-2010年共58年的年均降雨量资料的频率分析,选取降雨量保证率分别为20%(丰水年)、50%(平水年)和90%(枯水年)年份的气候条件作为3种气候方案,对应的典型年分别为1992、1988和2004年,并将各典型年的日均降雨量和气温作为SWAT水文模型的输入条件,模拟了进入长潭水库各主要支流的日均变化过程.并将该流量过程作为长潭水库库区水动力模型的入流边界,模拟了各种降雨典型年情景下长潭水库的水动力变化过程.结果表明,长潭水库库区水龄沿程逐渐增大,呈指数增长的趋势,且受气候条件的影响很大.与丰水年相比,平水年、枯水年年降雨量分别减少了14%和49%,入库径流分别减少了23%和62%,水库出库坝址附近水龄分别增大了66%和247%,支流区域水龄增幅可达81%和290%左右,可见水库水动力特征受气候条件影响很大,而支流区域受气候条件影响更显著.不同气候条件下,河道型水库分别呈现出河道和深水湖泊的双重特性.丰水年时,坝址附近垂向上水体交换频繁,水龄均匀,呈现出河道的特性;平水年与枯水年时,坝址附近水体垂向交换较弱,逐渐呈现出深水湖泊的垂向分层特性.另外,流域分布式水文模型SWAT与环境流体动力学模型EFDC的联用,为弥补历史长系列高频监测资料的缺失,提高湖库水动力模型模拟的精度提供了有效的方法.     

“引江济星”工程及风场环境影响广东肇庆星湖水龄分布特征

目前大量景观类湖泊在人工布局下呈现形状不规整的特点,容易造成湖湾水体滞留形成死水区,水质恶化问题日益突出,本文以星湖为研究区域,建立基于环境流体生态动力学(EFDC)模型的星湖水动力—风场耦合模型,以水龄作为衡量水体交换速率的指标,设计12种工况模拟计算不同出入湖通道布局及流量配比、"引江济星"工程和风场对星湖水龄时空分布的影响.结果表明:星湖水龄存在季节性和空间性分布差异,春季主导风向与湖体流动主方向互斥,抑制了波海湖水体交换,导致水龄在春季较长,而秋季南西南季风促进中心湖等水体交换,致使水龄偏短,也反映出风向的影响存在湖区空间异质性,风向为南东南时星湖整体水龄最小;入湖口通道布局及流量配比对湖区水体交换速率存在影响,以外坑为波海湖入湖口且波海湖、中心湖、仙女湖入流比为4∶3∶3时,星湖整体水龄最小,拟建的青莲湖出水口和仙女湖出水口能有效加快青莲湖东北部和仙女湖东南部的水体交换速率;综合考虑调水引流效益、经济投资、生态开发和占地的成本,方案二为最优调水引流方案.本研究强调入湖口布局、流量大小和比例、及风场等因素对城市内湖水体置换的影响,为人为干扰下的景观湖泊的治理和管控提供科学支撑.     

大型表面流人工湿地长期运行下底泥污染特性及氧化层甄别

研究湿地底泥污染特性及水-土界面边界层性质是明确大型人工湿地长期运行下底泥内源污染问题的关键.本文以典型人工湿地为例,通过综合布点垂向分层监测湿地底泥理化性质,明确底泥污染特性,分析水-土界面边界氧化层现象、性质及形成机理,探讨其性质成因.结果表明：与湖泊类似,长期运行人工湿地底泥也会产生氧化层,垂向由上到下分为氧化层、污染层、过渡层和健康层;运行6年的湿地底泥可形成厚约1 cm、无明显臭味、棕黄色可塑状的氧化层;与污染层相比,氧化层色味变淡、流动性减弱,含水率、d（0.9）、亚铁、总有机碳和总氮含量分别降低7.20%、54.04%、54.59%、17.89%和7.00%,氧化还原电位和总磷含量分别升高150.41%和18.17%;氧化层是由氧化、沉降协同作用下形成的底泥表层氧化态微环境,其中上覆水溶解氧水平越高越有利于提高氧化层致密程度,降低氧化层有机质、总氮含量,上覆水悬浮物浓度越高、水深越深越有利于增加氧化层厚度.     

自治水下机器人在深海采矿系统湖试中的应用

以大洋采矿前期的湖试为例,介绍了AUV在矿产资源调查和深海采矿中的应用。在深海采矿系统作业前期,利用AUV调查湖底的地形地貌、结核的分布与覆盖率,确定集矿机作业地点的大地坐标。在深海采矿系统作业后期,利用AUV调查集矿机在湖底的行走轨迹和压陷深度,估算回采率。     

多水下机器人系统水动力计算的多线程实现

介绍多水下机器人(UUV)数字仿真平台的硬件结构以及单体UUV和多UUV系统的水动力计算流程,在此基础上利用Windows多线程技术实现多UUV的水动力计算,该方法已经用于多UUV数字仿真平台虚拟环境节点的设计中.系统仿真实验表明该方法设计的应用程序具有良好的执行效率和实时响应能力,为以后多UUV半物理仿真平台的水动力计算和实体多UUV系统水动力系数的验证奠定了基础.     

调水引流工程对平原河网水动力调控的效果

平原河网多存在河道流动性不强,河道生态流速难以保障的问题,以典型平原河网地区——宁波市海曙区为例,开展野外原型同步监测,以河道分流比、换水率及槽蓄量为研究对象,系统分析引调水工程对河网水动力的调控效果.结果表明:平原河网水动力改善效果与引排水口分布、引水流量密切相关,为保证河网区水体交换良好,引排水口的连线应尽可能贯通...     

大型浅水湖泊水动力模型不确定性和敏感性分析

选取国内外常用的水动力学模型(EFDC)和典型的浅水湖泊(太湖),采用拉丁超立方取样(LHS),研究湖泊水动力模块中常用的5个重要参数(风拖曳系数、床面粗糙高度、涡粘性系数、紊流扩散系数以及风遮挡系数)对湖体水位和流速的影响。结果表明:针对大型浅水湖泊,湖泊岸线形状和湖底地形、湖泊周围地形、湖泊水面风场对模拟结果产生决定性影响。尤其是在湖湾区和周边地形比较复杂的地区,风场参数对水动力模拟结果不确定性的贡献率最大。在垂向上,表层流速受到参数不确定性的影响最大,底层次之,中层最小。床面粗糙高度对水动力模拟结果不确定性贡献率较风场参数要小,水体涡粘滞系数和扩散系数影响则更小。故在选择大型浅水湖泊水动力模型参数时,要充分考虑湖泊岸线和周围地形,着重率定风场参数以及床面粗糙高度。     

用小波分析方法诊断鄂尔多斯市降水周期变化

利用1971—2008年鄂尔多斯市降水资料,使用Morlet小波分析方法分析了多雨区和少雨区降水的年际和年代际变化特征。结果表明:在年际尺度上,多雨区年降水有明显的14a和6a左右的变化周期,多雨区夏季降水有明显的15a和8a左右的变化周期;少雨区年降水有明显的14a和5a左右的变化周期,少雨区夏季降水有明显的12~15a和6a左右的变化周期;年代际变化尺度上,近38a鄂尔多斯市多雨区和少雨区夏季平均降水总量没有明显的变化特征。     

人工影响天气基础资料库的设计与建设

人工影响天气在我国已开展多年，随着科学技术的发展和计算机技术的普及，人工影响天气工作的现代化和自动化问题显得越来越突出。随着我区人工影响天气业务管理的科学化、制度化和业务现代化建设的不断完善，建立一套用微机控制和管理的业务自动化管理系统已具备了一定的条件。为此，我们应用Access和VB语言开发设计了内蒙古自治区中部地区人工影响天气基础资料库，并建立了相应的资料管理系统，实现了资料管理工作的基本自动化和规范化。