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磨刀门水道咸潮上溯数值模拟及其分析

中山大学学报（自然科学版） 2016年第6期55卷 1-9页

作者：刘祖发丁波关帅陈记臣张泳华于海霞中山大学水资源与环境研究中心∥华南地区水循环与水安全广东省普通高校重点实验室广东广州510275

根据磨刀门水道2006年11月和2007年1月的实测水位、盐度等资料,利用MIKE3对该地区咸潮上溯进行数值模拟。经率定验证后,水位与盐度模拟结果与实测值契合度较高,两者的拟合效果检测指标均较好。对数值模拟结果进行分析,结果表明:盐度的... 详细信息

根据磨刀门水道2006年11月和2007年1月的实测水位、盐度等资料,利用MIKE3对该地区咸潮上溯进行数值模拟。经率定验证后,水位与盐度模拟结果与实测值契合度较高,两者的拟合效果检测指标均较好。对数值模拟结果进行分析,结果表明:盐度的层化受地形、分流比及潮汐涨落变化等因素的影响,且由分层带来的盐度差造成水体密度差,进而产生垂向环流致使盐度出现异常变化;潮通量与盐通量的变化具有良好的相关性,反映出潮水运动的物质运输载体功能。

关键词：数值模拟咸潮磨刀门特征分析

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东江流域基流变化特征及影响因素

水资源保护 2020年第4期36卷 75-81页

作者：张泳华刘祖发赵铜铁钢梁廖逢高艺桔符洪恩中山大学地理科学与规划学院广东广州510275 中山大学水资源与环境研究中心广东广州510275 中山大学土木工程学院广东广州510275

基于东江流域控制性水文站博罗站1954—2010年实测日径流数据,采用数字滤波法和平滑最小值法进行基流分割,从不同的时间尺度上探讨博罗站基流的变化特征,从降水和人类活动两方面分析基流影响因素。结果表明:数字滤波法更适用于研究区;... 详细信息

基于东江流域控制性水文站博罗站1954—2010年实测日径流数据,采用数字滤波法和平滑最小值法进行基流分割,从不同的时间尺度上探讨博罗站基流的变化特征,从降水和人类活动两方面分析基流影响因素。结果表明:数字滤波法更适用于研究区;东江博罗站基流量的年内分布先增大后减小,基流指数先减小后波动增大;东江博罗站年均基流量和基流指数总体呈增大的趋势,多年平均基流量为414.04 m^3/s,多年平均基流指数为0.56。枯水年和偏枯水年的平均基流指数均为0.55,平水年为0.57,偏丰水年和丰水年分别为0.57和0.55;降水对东江流域基流量有年际影响;年内不同月份的突变规律说明大型水库是东江流域基流变化的关键性因素,水库的水量调度使基流量在枯水期呈显著增长趋势。

关键词：基流分割基流特征基流指数数字滤波法平滑最小值法东江流域

基于FVCOM的虎门水道盐水入侵三维数值模拟

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热带海洋学报 2016年第2期35卷 10-18页

作者：刘祖发关帅张淦濠丁波林颖妍查悉妮中山大学水资源与环境研究中心广东广州510275 华南地区水循环与水安全广东省普通高校重点实验室广东广州510275

采用不规则网格有限体积近岸海洋三维模型FVCOM(finite volume coastal ocean model),对2001年虎门水道至伶仃洋的盐水入侵现象进行数值模拟,并采用多个站的实测潮位、盐度对模型进行了率定和验证,然后对其水动力特性、盐度的时空变化... 详细信息

采用不规则网格有限体积近岸海洋三维模型FVCOM(finite volume coastal ocean model),对2001年虎门水道至伶仃洋的盐水入侵现象进行数值模拟,并采用多个站的实测潮位、盐度对模型进行了率定和验证,然后对其水动力特性、盐度的时空变化规律及其垂向分层现象进行分析。结果表明,水位的模型预测值与实测值之间的相关系数达到0.93以上,绝对平均误差小于0.1m;盐度模拟的相对误差能控制在10%以内;大虎站表底层的流向较为一致,盐度表现出明显的分层现象;而漳澎站多次出现表底层流向相反的情况,盐度的垂向混合较充分;文章构建的模型能够较好地模拟盐水入侵的最大距离,虎门水道大潮时入侵距离和强度均大于小潮时,盐水楔活动受潮流强弱变化影响显著。

关键词：盐水入侵数值模拟有限体积近岸海洋三维模型(FVCOM) 虎门

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土地利用变化下湛江市地下水硝酸盐含量评估

环境化学 2022年第7期41卷 2264-2275页

作者：崔静思刘树锋高延康刘祖发关帅王艺浩广东省水利水电科学研究院广州510635 中山大学土木工程学院珠海519082 河口水利技术国家地方联合工程实验室广州510635 广东省水动力学应用研究重点实验室广州510635

随着城市化进程的加快,密集的工、农业生产等人类活动使得地下水硝酸盐污染问题突出。基于土地利用变化评估湛江市地下水中硝酸盐的含量,运用ArcGIS分析不同土地利用变化下硝酸盐的空间分布特征,结合GeoSOS-FLUS模拟软件,分析未来土地... 详细信息

随着城市化进程的加快,密集的工、农业生产等人类活动使得地下水硝酸盐污染问题突出。基于土地利用变化评估湛江市地下水中硝酸盐的含量,运用ArcGIS分析不同土地利用变化下硝酸盐的空间分布特征,结合GeoSOS-FLUS模拟软件,分析未来土地利用变化下硝酸盐的变化趋势。结果表明,2005—2015年,湛江市耕地面积减少12.75 km^(2),居民用地增加了9.58 km^(2),分布更加集中;研究区浅层含水层中硝酸盐浓度为(51.13±48.72)mg·L^(−1),由北部与南部的超标区域,向中部地区递减,垂直方向上NO_(3)^(−)浓度随埋深增加而大幅降低;近十年来,研究区浅层含水层中NO_(3)^(−)污染减轻,超标区面积缩小,但局部地区污染加剧;不同土地利用类型中耕地区浅层地下水硝酸盐平均浓度最大,居民用地与草地最小,结合NO_(3)^(−)与九个主要离子的相关性分析可知,地下水硝酸盐可能来源于农业化肥,生活污水与工业废水;基于模拟结果,未来30年间硝酸盐浓度随耕地面积的增长可能呈现上升的趋势,未来80年期间,硝酸盐污染整体将可能会有所下降,但以工业园区为主的居民用地区域仍保持在较高浓度。

关键词：湛江市地下水土地利用变化硝酸盐 GeoSOS-FLUS模型

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基于多区域投入产出法的广东省水足迹研究

生态环境学报 2013年第9期22卷 1564-1570页

作者：谭圣林刘祖发熊育久廖晨陈志和北京大学环境与能源学院广东深圳518055 中山大学地理科学与规划学院水资源与环境系广东广州510275 中山大学华南地区水循环与水安全广东省普通高校重点实验室广东广州510275

在人类活动和气候变化的影响下,广东省面临日益严峻的水资源危机。水足迹反应了生产人类消费的物品和服务所消耗的水资源总量,为缓解广东省水资源危机提供了新视角。文章基于多区域投入产出法与2007年的社会经济统计数据,研究广东省的... 详细信息

在人类活动和气候变化的影响下,广东省面临日益严峻的水资源危机。水足迹反应了生产人类消费的物品和服务所消耗的水资源总量,为缓解广东省水资源危机提供了新视角。文章基于多区域投入产出法与2007年的社会经济统计数据,研究广东省的水足迹,结果显示,(1)2007年广东省的水足迹为316.4亿m3,其中本地水足迹占64.1%、外来水足迹占35.9%。(2)从产业水足迹看,第一产业虽然消费需求最小,但相应的水足迹最大,广东省的外部水足迹主要来源于该产业;第三产业的消费需求最大,但水足迹相对较小,各省市通过该产业输入广东的水足迹普遍较小。(3)在空间上,广东省的外来水足迹主要来源于湖南、广西、湖北和贵州等省区,且各地输入广东的水足迹随距离增大呈减小趋势。(4)从产业用水看,第一产业的完全用水系数最大,以直接用水为主;第二、三产业以间接用水为主。因此,提高农林牧渔业等水足迹较大行业的外部供给比例、积极扩大水足迹较小的第三产业消费需求,通过优化产业结构、提高产业链各环节用水效率,加强与水资源充沛省市的贸易,可缓解广东水资源危机,实现经济发展与水资源安全双赢。

关键词：水资源水足迹投入产出法虚拟水广东省

数值分析海平面上升对磨刀门水道咸潮上溯的影响

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人民珠江 2017年第8期38卷 1-6页

作者：关帅林颖妍刘祖发广东省水利水电科学研究院广东广州510630 中山大学水资源与环境研究中心广东广州510275

磨刀门咸潮上溯有逐年增强的趋势,其发生的频率也越来越高。采用非结构有限体积近岸海洋模型FVCOM建立了磨刀门水道三维咸潮水动力数学模型,并采用实测潮位和盐度对模型进行了率定和验证,表明该模型能够较好地反映磨刀门咸潮上溯的水动... 详细信息

磨刀门咸潮上溯有逐年增强的趋势,其发生的频率也越来越高。采用非结构有限体积近岸海洋模型FVCOM建立了磨刀门水道三维咸潮水动力数学模型,并采用实测潮位和盐度对模型进行了率定和验证,表明该模型能够较好地反映磨刀门咸潮上溯的水动力情况。采用已率定的模型,对外海海平面上升15 mm的工况进行数值模拟,研究了海平面上升对咸潮上溯的影响。结果表明,海平面每升高1 cm,磨刀门水道平均水位将升高0~1.67cm;磨刀门水道内表层和底层盐度均随着海平面的上升而增大,咸潮上溯的规律不随海平面的上升而改变;磨刀门水道河口处表、底层盐度增幅相差不大且均不随潮差的大小而变化;河道上游段,海平面上升对底层的影响明显大于对表层的影响,而且表、底层盐度均随着潮差的减小而增大;海平面平均每升高1 cm,磨刀门水道咸潮入侵平均上移距离为0.85 km。该研究对压咸措施有一定的指导意义。

关键词：咸潮上溯数值模拟海平面磨刀门

石马河泄洪与东江水利枢纽调节不同情景下东江水质的模拟与分析

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中山大学学报（自然科学版） 2016年第2期55卷 117-123页

作者：江涛钟鸣邹隆建黎坤林波朱爱萍刘祖发中山大学地理科学与规划学院广东广州510275 清远市水利枢纽建设管理处广东清远511518

以东江干流下游东江水利枢纽~石龙河段为研究范围,构建基于MIKE21的二维感潮河段水动力、水质模型,以氨氮为水质控制因子,模拟分析汛期石马河泄洪排污及东江水利枢纽不同水量调节情景下,东深供水工程东江取水口水质变化规律,结果表明：... 详细信息

以东江干流下游东江水利枢纽~石龙河段为研究范围,构建基于MIKE21的二维感潮河段水动力、水质模型,以氨氮为水质控制因子,模拟分析汛期石马河泄洪排污及东江水利枢纽不同水量调节情景下,东深供水工程东江取水口水质变化规律,结果表明：1受潮流影响,石马河各种泄洪流量情景下取水口氨氮浓度变化与潮位变化关系密切,显示出较为明显的大小潮变化的周期性;2涨潮过程是影响取水口水质的主要控制因素,氨氮浓度超标均发生在高高潮时;3石马河泄洪量愈大对东江水质影响愈大,东江水利枢纽水量调节对下游水质有明显的改善作用。结果可为汛期石马河橡胶坝与东深供水工程取水口联合调度及东江水利枢纽应急水量调度提供决策依据。

关键词：水库调度泄洪 MIKE21模型石马河东江

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中山市河涌水体嗅味物质分布及其去除研究

生态环境学报 2018年第9期27卷 1724-1731页

作者：刘祖发陈记臣卓文珊梁廖逢刘茹曾珂包嘉琳中山大学水资源与环境研究中心广东广州510275 华南地区水循环与水安全广东省普通高校重点实验室广东广州510275 中山大学测试中心广东广州510275

城市河涌的嗅味问题对城市景观与居民生活有着重要的影响,研究河涌中嗅味物质的分布及其去除具有重要意义。以中山市为研究区,采用固相微萃取-气质联用技术(SPME-GC/MS)对中山市内的48条主要河涌水体中的土臭素(GSM)、2-甲基异茨醇(MIB)... 详细信息

城市河涌的嗅味问题对城市景观与居民生活有着重要的影响,研究河涌中嗅味物质的分布及其去除具有重要意义。以中山市为研究区,采用固相微萃取-气质联用技术(SPME-GC/MS)对中山市内的48条主要河涌水体中的土臭素(GSM)、2-甲基异茨醇(MIB)、2,3,6-三氯苯甲醚(TCA)、2-异丙基-3-甲氧基吡嗪(IPMP)以及2-异丁基-3-甲氧基吡嗪(IBMP)等5种嗅味物质进行检测,并分析其分布特征,探讨污水处理厂处理工艺对嗅味物质的去除效果。结果表明,(1)小榄镇、古镇镇、横栏镇、神湾镇、三角镇、民众镇和火炬区这7个镇区的河涌水体中嗅味物质总浓度最低,其平均质量浓度为20.22ng·L^(-1);坦洲镇、板芙镇、三乡镇、南朗镇和东凤镇这5个镇区的河涌水体中嗅味物质总浓度次之,其平均质量浓度为29.45ng·L^(-1);而黄圃镇、东升镇、港口镇、阜沙镇、西区街道和南区街道这6个镇区的河涌水体中嗅味物质总质量浓度最高,其平均浓度为39.07 ng·L^(-1)。这可能是由于黄圃镇与东升镇等6个镇区的人口密度较高,而小榄镇和古镇镇等7个镇区靠近磨刀门水道与洪奇沥水道,因而各镇区的河涌水体中嗅味物质浓度有所差异。(2)GSM、MIB和TCA是中山市河涌水体的主要嗅味物质,这3种嗅味物质的浓度占嗅味物质总浓度的82.46%~98.41%。中山市河涌水体中的嗅味物质可能由河涌中的蓝绿藻和硅藻等直接产生。(3)污水处理厂的处理工艺(厌氧/缺氧/好氧,A^2/O)对嗅味物质具有一定的去除效果。污水处理厂A对MIB、TCA和GSM的去除率分别为65.83%、65.84%和82.56%,污水处理厂B对MIB、TCA和GSM的去除率分别为83.96%、62.55%和80.24%。在污水处理厂工艺流程中,厌氧段和好氧段对嗅味物质的去除效果较好。因此,中山市需提高城市污水收集率,避免生活污水直排河涌,同时污水处理厂可增加深度处理工艺,以更好地去除其中的嗅味物质。

关键词：中山市河涌嗅味物质固相微萃取-气质联用

基于WD-RSPA模型的水文时间序列预测——以马口站和深圳市为例

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中山大学学报（自然科学版） 2017年第5期56卷 119-126,138页

作者：刘祖发谭铭欣查悉妮卓文珊周月英陈记臣姚寒梅中山大学水资源与环境研究中心∥华南地区水循环与水安全广东省普通高校重点实验室广东广州510275 中山大学新华学院广东广州510520

为了解决传统水文时间序列预测模型预测精度不高、未考虑实际噪声影响等问题,将小波消噪(Wavelet De-noise,WD)与秩次集对分析(Rank Set Pair Analysis,RSPA)方法耦合,建立基于小波消噪的秩次集对分析水文预测模型(WD-RSPA),并应用于马... 详细信息

为了解决传统水文时间序列预测模型预测精度不高、未考虑实际噪声影响等问题,将小波消噪(Wavelet De-noise,WD)与秩次集对分析(Rank Set Pair Analysis,RSPA)方法耦合,建立基于小波消噪的秩次集对分析水文预测模型(WD-RSPA),并应用于马口站年总径流量以及深圳市年总降雨量预测。结果表明:当集合维数T=4时,coif3-RSPA模型预测马口站径流量的预测误差|e|=11.97%;T=6时,db5-RSPA模型预测深圳市降雨量的预测误差|e|=17.73%。相较于传统AR(1)模型和单一的RSPA模型,WD-RSPA模型更接近真实值,是一种切实可行的水文时间序列预测方法。

关键词：水文时间序列小波消噪秩次集对分析年径流量预测年降雨量预测