定常风场下的太湖风生流水动力特征研究

太湖的主要流动类型为风生流,本文采用数学模型模拟了四种定常风场作用下的太湖风生流水动力特征,总结了风向对太湖风生流分布的影响。研究结果指出：东南风与西北风作用下太湖主湖区存在西部环流、中部环流和北部环流三个大尺度环流,北风与南风作用下太湖主湖区仅存在西部环流和中部环流两个大尺度环流。东南风和西北风作用下,太湖北部竺山湾东北部、梅梁湾东南部和西北部及贡湖湾东北部存在大尺度环流。东风与南风作用下,竺山湾西部、梅梁湾东南部和中部南北两岸及贡湖湾东部存在大尺度环流。定常东南风作用下,太湖表面流向与风向相同,底层流向与风向相反,流向拐点一般出现在相对水深hc=0.8处。     

太湖风生流特征的数值模拟研究

该文基于对太湖地形和水动力特征的分析,建立了沿垂向平均的太湖二维浅水动力学模型,给出了模型参数和模型的数值求解方法.通过对太湖风生流的模拟,分析了太湖风生环流的基本形态特征,并得到了实测流场的良好验证.进一步对盛行风场下的太湖流场和水动力特征进行数值研究表明,太湖风生流的形成主要由风场、湖泊边界及湖底地形决定;得到了不同湖区的流动规律和水动力特征,并揭示了不同湖区流动差异的形成原因.     

太湖风生流及污染物输移扩散数值模拟

建立高精度的太湖三维风生流数值模型和风生流-污染物耦合数值模型,分析了盛行风作用下的太湖风生流特征和风生流驱动下的太湖污染物输移特征。结果表明:稳定后的太湖风生流场,表层流速大于底层流速,表层流向基本上同风向一致,底层流向则与表层大致相反,具有补偿流的特征;风向能显著影响太湖风生流的形态和结构;在垂向扩散作用下,太湖污染物质量浓度沿水深方向上近似均匀分布;在定常风作用下,太湖北部的湖湾区出现多个小尺度闭合环流,不利于污染物的输移扩散,对太湖水环境会产生不利影响。     

太湖风生流垂向切变规律的原位观测

浅水湖泊垂向环流存在着上下层反向现象,为了探究太湖湖流垂向切变规律,用声学高频流速仪ADV、ADP及风向风速仪在梅梁湾进行了9 d的连续观测;基于获取的高频同步数据,利用概率统计方法,对各层流场在不同风向、不同风速以及持续同向风场影响下的切变率进行了统计分析,并研究了流场垂向分布特征。结果表明:5月太湖梅梁湾在风向为ESE、ES、E,风速2~5 m/s,同向风场持续作用10~11h时,流场基本达到稳定且切变率最大;表层流场(水下50cm)处,切变率最小,为20%,底层流场(距水-土界面7 cm)处,切变率最大达到60%;流向改变的拐点出现在表层至中层,即水下50~100 cm;风速、风向的出现频率,以及同向风场的持续时间决定了流场反向率大小,流场反向率决定了拐点的位置。     

浮渡河行洪能力分析及防汛特征水位研究

根据浮渡河自身特点,将具有代表性的河段划分成4个观测断面,通过计算分析得到浮渡河河流行洪能力及特征水位,依此确定不同河段的警戒流量和保证流量以及对应的警戒水位和保证水位,为指导防汛工作提供科学依据。     

水库的特征水位与特征库容

分别介绍了水库的特征水位与特征库容。水库的特征水位包括6个内容,分别是死水位、正常蓄水位、防洪限制水位、防洪高水位、设计洪水位及校核洪水位;水库的特征库容包括6个内容,分别是死库容、兴利库容、结合库容、防洪库容、调洪库容及总库容。分析总结了水库的特征水位和特征库容的概念,并分析了水库在防洪兴利不结合和防洪兴利部分结合时,各特征水位和特征库容之间的关系。     

葛洲坝三江下引航道水位波动特性及其影响分析

为了探明葛洲坝船闸泄水对三江下引航道内水位变化以及船舶通航的影响,通过原型观测及统计分析的方式研究了葛洲坝三江下引航道水位波动特性。基于葛洲坝水利枢纽运行初期的观测资料和三江下引航道两岸沿程流态情况,在三江下引航道两岸沿程对称布设9对水尺,对葛洲坝2号、3号船闸不同泄水组合下的水位进行同步观测。结果表明：当两闸联泄间隔在0～8 min时,水体势能呈叠加效果,8 min之后水体势能呈抵消效果;试验观测到最低波谷达0.75 m,枯水期两闸联泄时间间隔宜大于8 min;船闸泄水后14～38 min,三江水位低于庙嘴站水位,对通航产生不利影响,应加强交通组织和航道观测。     

城市河道防汛特征水位划定方法研究

河道防汛特征水位是洪水预警和科学调度的基础,但是城市河道受人类干扰大,功能复杂,防洪隐患多样等因素影响,目前在城市河道防汛特征水位划定方面没有统一的划定原则和方法。针对该问题,本文以北京市清河为例,开展城市河道防汛特征水位划定研究,统筹考虑河道功能、洪水预警、防汛预案、防护对象等要素,提出了防汛特征水位划定原则,还建立了基于数值模拟技术和数理统计技术的划定方法,并对清河沿线9个代表断面进行防汛特征水位划定。结果表明警戒水位为45.14～24.98 m,保证水位为45.47～26.39 m,两者之差为0.33～1.41 m,平均值为0.75 m。计算结果与"2012-07-21"和"2016-07-20"典型场次暴雨洪水测量最高水位数据一致性较好,表明成果能直观快速地揭示清河的汛情和险情。本成果可为河道汛期预警、水位站网完善和防汛应急管理提供重要的技术支撑。     

湖南省江河防汛特征水位的调整研究与实践

由于江湖水情发生了新的变化,湖南省原有的防汛特征水位体系已难适应防汛工作的实际,文章探讨了江河防汛特征水位调整的必要性,以及确定的原则和程序,结合全省江河防汛特征水位调整的基本情况,分析总结了近几年防汛特征水位调整的成效     

浅谈梅州市江河防汛特征水位的调整

江河防汛特征水位是洪水预警、防汛决策的重要依据,也是评价洪水量级、工程防洪能力和组织防守力量的重要指标。该文根据梅州市的防洪工程现状、河床变化等情况,分析了对江河防汛特征水位进行调整的必要性,提出了江河防汛特征水位调整的原则。     

太湖流域典型洪水的降水和水位要素解析

为加深对流域洪水运动规律的认识,开展了太湖流域2020年洪水与2016年、1999年和1991年3场历史洪水的对比分析,全面剖析了4场流域性洪水对应的降水、水位要素的异同。结果表明：在降水时程分布上,1991年、1999年和2016年致洪降水过程比较集中但存在间歇期,而2020年致洪降水可视为一次连续降水过程,累积雨量大但时程分布较均匀;在降水空间分布上,1991年与2016年洪水期降水为“北部型”降水,北部水利分区致洪雨量明显高于其他分区,1999年为“南部型”降水,南部水利分区致洪雨量明显高于其他分区,而2020年则为“全流域型”降水,各水利分区致洪降水差异相对较小。受降水过程影响,1991年、1999年和2016年洪水期太湖水位上涨过程中存在一定回落或平稳期,但2020年洪水期太湖水位表现为持续性上涨过程。2020年洪水期南部浙西区代表站最高水位明显超过了1991年和2016年,但北部湖西区和武澄锡虞区水位情势不及1991年、1999年和2016年严峻。总体上,2020年太湖流域洪水规模与强度低于1999年等年份,其灾害损失也较小,但对流域及区域设计暴雨、洪水计算和洪水调度仍具有...     

城市人工湖动态换水水位对流速分布影响

水位和流速是人工湖维持生态的关键因子,为探究人工湖水位对流速分布的影响,基于二维水动力模型对雁鸣湖流场进行数值模拟,研究单因素水位对流速影响和实测换水水位对流速时空分布的影响。结果显示:水位是水动力影响因素之一,低水位时的湖泊流速大于高水位时期,水位变化时的平均流速介于高低水位流速之间,水位对环流影响较小。在实测换水期间,高水位时水位分布无明显差异,水深自上游至下游逐级递增;低水位时水位分布出现差异,河滩裸露,水深分布差异较大;水位变化时,湖泊上游至下游水位呈梯度变化,水深随水位变化;流速时空分布验证了单因素水位对流速的影响,并表明不同水位对流速大小及分布影响有所差异。雁鸣湖水位和流速的模拟结果表明,人工湖水位变化能改善湖泊水动力,可为人工湖水情管理提供科学参考。     

太湖沉积物空间分布的动力学机制分析

基于太湖站十年的风速风向资料，根据风向统计频率权重，利用非结构有限元的FVCOM模式，计算了太湖湖流的辐合区及垂直速度的空间分布。结果表明：太湖流场的主要辐合区集中在北部湾区、西部沿岸、东太湖湾区的北部及平台山以南的区域，东部沿岸相对较为分散；该分布与中下层的垂直速度分布基本一致；流场辐合区及下沉区的分布与太湖沉积物分布非常吻合，说明风场驱动下的流场辐合及下沉是决定太湖沉积物空间分布的关键因子之一。本研究有助于了解太湖沉积物对营养盐及水下光场空间分布的影响机理。     

太湖典型小流域非点源污染物流失规律研究

由农业产生的非点源污染是湖泊的主要污染源.为了研究太湖流域非点源污染负荷流失规律,选择了宜兴梅林小流域为研究对象,对降雨过程中径流流量及其污染物浓度随降雨-径流变化过程进行了监测研究.采用统计和系统分析方法,建立径流量和非点源污染负荷输出量之间的数学统计模型,得出该流域非点源污染物流失规律,以期将此方法推广到与该流域相似的其它地区的非点源污染研究中去,对太湖流域水污染综合治理也具有重要意义.     

太湖风浪对两种淡水藻生长影响的试验研究

用振荡试验方法模拟了不同扰动条件对纯培养的铜绿微囊藻和栅藻的生长的影响,利用动力扰动下悬浮态颗粒物含量与湖面风力影响下SPM含量的观测结果,确立了太湖5个湖区风速与这两种藻比增长率的关系.结果表明:在试验所模拟的扰动强度范围内,较小的扰动有利于藻类的生长和聚集,微囊藻和栅藻均在扰动强度为90 r/min面时藻比增长率最大;当转速大于该值时,随着扰动强度的加大,藻比增长率呈现下降趋势.所以适宜的扰动有利于藻类的生长,较大强度的扰动则抑制藻类的生长.由于各湖区风力产生的水体扰动存在差异,不同湖区最利于藻生长所需的风速也不同.和其他湖区比,湖心区的藻生长受风力影响最强,风速约2.4m/s左右时藻比增长率最大.     

太湖富营养化主要指标及营养水平变化分析

分析了太湖1980-2011年富营养化水质指标的变化情况,同时利用水质富营养化评价结果,分析了2002-2011年不同湖区营养水平的变化特征。结果表明:太湖富营养化水质指标整体呈上升趋势,虽然TN和TP在1996年后开始降低,但仍处于较高水平;NH+4-N和Chl-a的最高值出现在2006年;TN和NH+4-N具有相似的月间变化特征,但是NH+4-N的极值较TN提前一个月出现;CODMn和Chl-a呈单峰的月间变化特征,而TP的月间变化呈双峰特征。西部沿岸区和五里湖的水质改善明显,梅梁湖、竺山湖和南部沿岸区水质改善不明显,东部沿岸区和东太湖水质呈恶化趋势。太湖不同湖区富营养水质出现频次的月变化特征也非常明显。     

太湖警戒水位研究

随着太湖流域防洪工程能力的不断提高,尤其是环湖大堤防洪能力的显著提高,3.50 m的太湖警戒水位已不能客观真实地反映环湖大堤实际防洪能力和太湖防洪形势,需要对太湖警戒水位进行复核调整。根据警戒水位定义,结合太湖特点,开展了环湖大堤防洪能力分析、堤防工程实际运用状况分析以及太湖水位频率分析,研究提出了太湖警戒水位调整的建议。     

江苏省典型湖泊饮用水源地安全综合评价

为探究变化环境条件对饮用水源地安全的影响,基于水源地安全内涵,从水质、水量、生态、环境风险和建设达标度5个方面,构建了包含水资源量、富营养化指数、底栖动物多样性、人类活动强度等12项指标的江苏省湖泊饮用水源地安全评价指标体系,通过主客观结合的综合权重计算模型确定各指标权重,并利用赋分法对江苏省13个典型湖泊饮用水源地安全状况进行综合评价。结果表明,江苏省典型湖泊饮用水源地整体安全状况较好,影响水源地综合安全的关键指标为水质指标和生态指标。     

太湖水质指标相关关系的研究

引入多元统计中的类离差平方和系统聚类法,对太湖焦山站的高锰酸盐指数、5 d生化需氧量、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总磷、总氮等8个水质指标进行了聚类分析计算,探索其相关关系.结果表明,硝酸盐氮与总氮、氨氮与亚硝酸盐氮、高锰酸盐指数与总磷可以聚为一类,而5 d生化需氧量与溶解氧各成为一类.研究结果为进一步改善太湖水环境提供科学依据.