基于EFDC模型的天镜湖水动力优化调控方案研究

太仓市天镜湖以长江水为水源,补水量只能维持蒸发渗透水量,湖水基本不动,水体极易处于高度富营养化状态。针对该湖现有问题,利用环境流体力学模型(EFDC模型)建立了天镜湖的三维非稳态水量、水龄、污染物颗粒追踪数学模型,对天镜湖水动力优化调控方案进行了模拟(模拟内容包括水位、流速和水龄)。模拟结果表明,通过浏河闸开启向天镜湖引水能够在一定程度上加强湖入口和中心区域的水体流动性能,且浏河闸开启的时间越长效果越好,但引水对天镜湖内部(远离入口处)区域的水动力无明显的改善作用;在西南风条件下,开启浏河闸引水对湖区的水动力改善效果最好;在现状条件下,湖区中存在多处水体交换差的区域(集中在湖周边和远离入口的地方),可能成为天镜湖潜在的水体富营养化高发区。     

基于流场分析的人工湖生态设计的研究

基于湖泊平面形态与周边用地类型初定的景观生态设计方案,采用流场分析模型模拟河网,计算了三种不同引水方案下的入湖流量,并选择最优引水方案模拟了湖泊流场对湖泊形态微调,分析了湖泊来水组成,为麒麟湖的生态设计与管理提供了科学依据.     

水网连通工程对大东湖水动力影响的研究

为研究水网连通工程对大东湖水动力条件的影响范围和程度,建立了大东湖水动力模型,并对模型进行了率定和验证,对比分析水网连通前后流场的变化,阐述实施大东湖调度方案对大东湖各子湖泊水动力条件的影响。结果表明,调水后大东湖水流加快,与原处于封闭情况下的风生流场有很大区别,在考虑风生流场情况下水网连通工程实施后大东湖水系流速大于0.01 m/s的水面面积比连通前扩大了一倍以上,为大东湖生态水网工程的运行调度提供了参考。     

考虑水动力条件及水系连通的平原河网圩区畅流活水方案

针对平原河网地区水动力条件不足等问题,以嘉兴市新塍镇为例,探究不同畅流活水方案对河道水质的改善效果。构建MIKE11水动力学水质耦合模型,分析“引水/水系连通—水质”驱动响应规律,以NH₃-N浓度为主要指标,分析不同活水方案的水质改善效果,并提出优化调控方案。结果表明,集中引水对区域水质改善影响较小,分散设置多个引水点可明显提高水质;直接对水质较差河道进行补水,污染物消减率在8%～30%之间,水质改善效果较明显;合理的水系连通工程可进一步增加畅流活水方案水质改善效果。     

浅水湖泊风生流强度数值模拟及工程应用

针对浅水湖泊风生流对改善湖泊水环境的积极作用,基于水动力模型,建立了二维浅水湖泊风生流数值模型,利用单一变量控制法,综合分析了地形、风向、补水流量等影响浅水湖泊风生流的主要影响因素。以南方某城市浅水湖泊为例,模拟分析了不同方案下的风生流环流强度和流场特性,并由多方案效果综合分析和方案优化,提出了改善湖泊水环境的最佳工程与调控方案。     

感潮河网区白云湖水系生态环境补水研究

感潮网河区水系交错、城市发达，高强度土地利用开发导致城市景观湖泊水环境污染严重，生态环境功能退化。以典型网河区城市景观湖体—广州市白云湖为例，构建二维水动力水质耦合模型，研究其生态环境需水及其补水方案。结果表明，基于MIKE21的二维网河区水动力水质耦合模型，能较好模拟城市景观湖泊水体水质输移规律，模拟值与实测值相对误差值均小于0.20,纳什效率系数均大于0.75;运用白云湖闸、泵水利工程联合调度补水，白云湖及其连通水系生态环境需水量保证率基本达到100%,TN及TP浓度均达到Ⅳ类水标准。研究成果可为感污河网区城市景观湖泊生态环境治理提供参考。     

乌梁素海水体交换特征及影响因素分析

乌梁素海作为我国北方地区重要的生态安全屏障,多年来面临着湖泊水环境污染、水生态退化等问题,科学开展湖泊水环境综合治理需要以充分掌握湖区水体交换特征为基础。利用2019年4月1日～11月30日乌梁素海逐日水文、气象数据,基于EFDC模型构建了适用于乌梁素海宽浅型湖泊的二维水动力数学模型,引入水龄概念对湖区水体交换特征进行描述,开展了湖区水体交换受植被、生态补水和风场影响的研究。结果表明,乌梁素海湖区水龄在10～275d之间,水龄表现为小海子东大滩出水区湖心区进水区;考虑植被情况下,小海子、东大滩平均水龄上升46.7%、25.1%,进水区、湖心区和出水区平均水龄分别下降63.2%、16.7%、4.3%;生态补水量对入湖排干附近水体交换存在明显影响,但影响范围有限;风场是湖区水体交换重要的驱动力,风向变化对湖区环流方向产生影响,风速变化对湖区的流速产生较大影响。     

基于EFDC模型的三白荡岸线生态设计

基于EFDC模型,模拟三白荡在现状和岸线形态调整条件下不同风向、不同风速的流场模式,并对调整后的湖泊岸线形态进行分析验证,从而提出在确定护岸方案时,应充分考虑生态性与景观性,并结合周边土地利用情况,对三白荡护坡进行分段设计,以构建其独特的滨水景观。     

运东大包围畅流活水方案研究

针对近年来城市化过程中太湖流域水体流动性差、水质恶化的问题,以无锡市运东大包围为研究区,基于研究区实测资料,选用MIKE11数学模型构建研究区河网水量水质耦合模型,以水利工程的优化调度为手段,拟定不同来水条件及引水规模下的活水方案,分析了不同方案对研究区水动力条件及水质的改善效果。结果表明,畅流活水方案可改善运东大包围内水动力条件和水质状况,改善效果与外部来水条件及引水规模有关;通过白屈港线路引长江水入运东大包围,并适当增大引水规模,可达到水动力和水质改善目标。     

基于健康湖泊理念的城市湖泊湖滨带生态建设与保护

基于健康湖泊“形态合理、生态稳定、抗干扰能力强、景观优美”的理念,从湖滨带功能区划、岸线形态优化、环湖保护控制模式构建、湖滨带生态修复与保护及滨水景观塑造等方面,综合研究了城市湖泊滨水区的生态建设与保护,多角度探讨了湖泊生态建设和保护的思路及具体措施。     

淡水湖泊最小生态需水量简易求解方法及应用

湖泊最小生态需水量是维持湖泊合理水位及水体自净能力的基础,并已成为淡水资源科学配置和持续利用的基本保证。从湖泊形态和典型水生生物的角度出发,探索了湖泊最小生态需水的简易求解方法,为防止湖泊生态系统进一步退化,在确定湖泊最低生态水位时,将水文统计资料中的多年平均年最低水位作为参考值,综合考虑湖泊的死水位、上层典型鱼类生存水位、野生鱼类生存和繁殖所需的最低水位,选取水位的最大值作为最小生态水位,并以江苏省的9个典型淡水湖泊为例,分析了湖泊主要特征参数、湖泊水位特征值及湖泊的主要植被和鱼类状况,获得各湖泊的最小生态需水量。     

洞庭湖出流丰枯变化与全球海温变异的关系研究

为分析洞庭湖出流丰枯变化与全球海温变异的关系,基于1961~2012年洞庭湖逐月出流资料,分析洞庭湖出流特征,并由此求解与COBE-SST全球逐月海温资料的相关性。结果表明,洞庭湖出流有缓慢减少的趋势,且在不同时间尺度上存在明显的丰枯交替情况;洞庭湖出流量与海温的相关关系显著,枯季尤为明显,最高相关系数达0.7;出流异常年的海温变异特征与我国气候影响因子息息相关,当西太平洋海温较低时,洞庭湖1月出流较多,反之较少;7月出流异常较多的年份北太平洋温度较高,而出流异常较少的年份东太平洋海温较高。     

各时段城陵矶水位变化特征及其成因分析

为进一步了解城陵矶水位的变化规律,采用线性回归法和原始资料观测法分析了城陵矶1955~2014年的水位流量变化规律及其成因。结果表明,年际间,城陵矶流量逐时段呈减小趋势,水位呈增加趋势,且流量变幅大于水位;年内,城陵矶水位逐时段出现了汛期5~10月流量大幅减小、水位小幅升高及枯季1~3月流量变幅小、水位显著升高的现象,前者主要是因为顶托作用加强和河床淤积共同造成,后者主要因河床淤积抬高水位所致;城陵矶极干旱年份(2006年)的水位较正常年份(2007年)出现了水位枯季不落、汛期不汛的现象,四水及区间汇流的增加是造成枯季不落的主要原因,而松滋、太平和藕池分流比的减小是引起8~9月城陵矶水位降低的主导因素。     

基于投影寻踪技术的南四湖下级湖水质评价

为评价南四湖下级湖水质等级,采用投影寻踪技术,通过对局部密度窗口半径和局部密度做适当处理,建立了南四湖下级湖水质投影寻踪模型,并用加速遗传算法求解模型。使用建立的模型计算出南四湖下级湖四个水质监测站的水质等级y,并分析了水质等级序列的变化趋势。结果表明,南四湖下级湖四个测站的水质在2010年9月发生了突变,突变前水质处于Ⅲ、Ⅳ类,突变后水质基本处于Ⅱ、Ⅲ类,水质改善明显。研究成果为水质评价提供了参考。     

小型景观湖泊眉湖水质分析及富营养化评价

小型景观湖泊已成为城市生态景观的重要组成部分,但因自身特点决定了其易受人为因素影响而导致水质变差,甚至丧失景观水体的功能,因此有必要研究小型景观湖泊的水质状况及其富营养化程度的影响因素。以郑州大学眉湖为例,进行多次定期水环境监测试验,在分析水质指标的时空分布及变化规律的基础上,分别采用单指标评价法和综合营养状态指数法评价其水体的水质状况及富营养化程度。结果表明,CODCr、BOD5、TP、TN、NH3-N等主要污染物的浓度与禽类、鱼类和水生植物的分布密切相关,在监测时段内眉湖整体水质状况呈恶化趋势,从中营养状态变为轻富营养状态。最后,有针对性地提出了改善策略和保护措施,以期为小型景观湖泊的运行管理提供依据和参考。     

太湖上游练湖综合治理方案及实施效果

从改善入太湖水质、推进流域生态文明建设、保障区域供水安全三方面分析了练湖综合整治的必要性,提出了退渔(垦)还湖工程、生态重建工程、河道整治工程和水源地建设工程等综合整治方案,并分析了方案的实施效果,为太湖流域上游湖库整治提供了参考依据。     

基于改进TOPSIS法的湖泊水质评价

湖泊水质评价对水环境保护具有重要意义。将熵权法引入TOPSIS评价模型中,用信息熵计算各评价指标的权重来减少确定权重的主观性,进而建立基于熵权法的改进TOPSIS水质评价模型,并以洞庭湖岳阳楼监测断面2013~2016年水质评价为例,用改进TOPSIS模型评价水质。结果表明,洞庭湖总体水质良好,且水质变化呈良好趋势,但是洞庭湖水质仍存在污染,应采取相应环保措施,提升水质。     

摇蚊幼虫扰动对富营养化湖泊沉积物—水微界面磷释放的影响

为探讨摇蚊幼虫扰动对富营养化湖泊沉积物—水微界面磷释放的影响,以大纵湖湖心区域为研究对象,通过室内培养试验,模拟摇蚊幼虫扰动下沉积物中磷的释放情况。即利用微电极系统和高分辨率的渗析平衡技术(HR-Peeper),获取摇蚊幼虫扰动沉积物中的溶解氧(DO)和pH值,并同步获取间隙水中的溶解态反应性磷(SRP)和溶解态二价铁(Fe2+),分辨率分别为μm、mm级。结果表明,摇蚊幼虫扰动增加了沉积物中DO的渗透深度及pH值,降低了间隙水中60.7%的SRP及42.1%的溶解态Fe2+的浓度,增加了沉积物中铁结合态磷(Fe-P)的浓度,其他结合态的磷(TP、IP、OP、AP)无显著变化。说明摇蚊幼虫扰动沉积物间隙水中的SRP与Fe2+显著相关,因此摇蚊幼虫扰动沉积物中SRP的释放主要受Fe2+的氧化还原所控制。     

调水至巢湖稀释湖水营养状态及抑制蓝藻生长的遥感分析

针对2009年巢湖生态调水试验期间及可比性较强的2008年同期遥感影像,采用叶绿素反演法将巢湖遥感影像上的不同颜色与湖水中的叶绿素浓度相联系,进而分析确定湖水中蓝藻（或营养化）生长和分布情况。结果表明,非调水期间,2009年巢湖蓝藻暴发水平高于2008年;调水后,富营养状态2009年低于2008年,中营养状态2009年高于2008年;调水改善了巢湖东半湖营养状态,同时明显抑制了东半湖的蓝藻生长。     

三峡水库蓄水后江湖关系的研究

针对三峡工程投运后江湖关系的变化是影响长江中下游治理、水资源开发利用与保护策略的关键,分析了荆江河道冲刷、荆江三口分流、城陵矾水位及洞庭湖区冲淤的变化,基于三峡工程投运后的实测资料,指出长江中下游江湖关系变化的复杂性是长期研究的焦点,并评价了前人研究结果.