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鄱阳湖水利枢纽工程对鄱阳湖水文水动力影响的模拟

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湖泊科学 2015年第1期27卷 128-140页

作者：赖格英王鹏黄小兰熊家庆刘影曾峰海江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室南昌330022 江西师范大学地理与环境学院南昌330022

水流情势变化是河湖生态系统演变最主要的驱动力,拟建的鄱阳湖水利枢纽工程对鄱阳湖水文水动力会产生何种影响是一个值得深入研究的问题.本研究基于EFDC模型构建了鄱阳湖水动力的二维模型,并按照规划中的鄱阳湖水利枢纽工程调度方案,通... 详细信息

水流情势变化是河湖生态系统演变最主要的驱动力,拟建的鄱阳湖水利枢纽工程对鄱阳湖水文水动力会产生何种影响是一个值得深入研究的问题.本研究基于EFDC模型构建了鄱阳湖水动力的二维模型,并按照规划中的鄱阳湖水利枢纽工程调度方案,通过丰平枯典型年份的情景模拟,探讨了鄱阳湖水利枢纽工程运行调度方案对湖泊水文水动力的可能影响.模拟结果表明:不同情景年型鄱阳湖水利枢纽工程低枯水位生态调节期(12月1日至3月底4月初)中11 m控制水位对该时期湖泊平均水位的抬升程度明显,2010年(丰水年)11 m控制水位对枯水期湖泊平均水位的最大抬升为2.59 m,2000年(平水年)枯水期湖泊的平均水位最大抬升为2.68 m,而2004年(枯水年)枯水期湖泊的平均水位最大抬升为4.35 m.枯水期水位的抬升,使不同年型不同湖区的枯水期平均流速、最大流速和最小流速都有不同程度的减小,其中以入江河道为最,2000年和2010年枯水期平均流速降幅在44%以上,2004年(枯水年)枯水期的平均降速范围在50%以上,而对两大保护区的影响则较小.对流场格局的影响方面,主要表现在有枢纽时由于低枯水期的11 m水位控制,棠荫以北尤其是入江河道的流场与无枢纽时的流场表现出明显的不同;棠荫以南的湖区,当赣江中支和赣江南支的来水较大时,在棠荫附近及松门山以南的湖区会呈现出较大的水面.同时由于枯水期的水位抬升和流速减小,水利枢纽工程对湖泊换水周期的作用明显,不同年型的换水周期都受到不同程度的影响,2004年枢纽控水过程使控水期间的平均换水周期增加了5.6 d,影响程度达26.1%;模型模拟结果可以揭示在目前调度方案下,水利枢纽工程对鄱阳湖水文水动力的影响程度,为进一步定量分析鄱阳湖水利枢纽工程对湖泊水质和生态系统演化及其可能造成的影响提供必要的基础支撑.

关键词：鄱阳湖水利枢纽工程 EFDC模型水文水动力数值模拟

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四大家鱼产卵水文水动力特性研究综述

水生态学杂志 2009年第2期2卷 130-133页

作者：陈永柏廖文根彭期冬陈大庆高勇中国科学院遥感应用研究所北京100101 中国长江三峡工程开发总公司湖北宜昌443002 中国水利水电科学研究院北京100044 长江水产研究所湖北荆州434000

四大家鱼是中国重要的经济鱼类,长江是四大家鱼的天然种质库,长江四大家鱼的自然繁殖数量对四大家鱼的资源保护意义重大。四大家鱼产卵与河流水文水动力关系密切。较为全面的阐述了四大家鱼产卵与水温、涨水过程的关系,并对四大家鱼产... 详细信息

四大家鱼是中国重要的经济鱼类,长江是四大家鱼的天然种质库,长江四大家鱼的自然繁殖数量对四大家鱼的资源保护意义重大。四大家鱼产卵与河流水文水动力关系密切。较为全面的阐述了四大家鱼产卵与水温、涨水过程的关系,并对四大家鱼产卵场的分布和水动力特性进行了简要描述。本工作将为针对四大家鱼产卵的水库生态调度和四大家鱼产卵场修复提供一定技术支持。

关键词：四大家鱼产卵水文水动力

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江湖关系变化对鄱阳湖水文水动力的影响研究

江湖关系变化对鄱阳湖水文水动力的影响研究

作者：范少英武汉大学

学位级别：硕士

鄱阳湖是我国最大的淡水湖泊,长江是我国第一大河,两者形成的江湖连通系统内存在复杂的相互关系。两者之间的相互作用,决定着江湖水文水动力条件及两者之间的水量交换、物质交换。随着气候条件和人类活动的变化,长江与鄱阳湖之间的江湖... 详细信息

鄱阳湖是我国最大的淡水湖泊,长江是我国第一大河,两者形成的江湖连通系统内存在复杂的相互关系。两者之间的相互作用,决定着江湖水文水动力条件及两者之间的水量交换、物质交换。随着气候条件和人类活动的变化,长江与鄱阳湖之间的江湖关系也随之改变。正确认识江湖关系以及江湖关系变化引发的鄱阳湖水文水动力的响应,对合理运用区域内水资源、保护湖区生态环境以及促进区域经济发展等具有重要意义。本文首先基于经验公式以及统计分析的方法,研究了长江与鄱阳湖之间的江湖关系,构建了江湖交汇处(湖口站)的水位-流量关系,探讨了鄱阳湖调蓄作用及临界状态,并从能量的角度出发,重新阐释了长江与鄱阳湖之间的作用,提出了新的江湖作用强弱的表征指标。其次,在前述研究的基础上,依托于MIKE21软件平台建立了鄱阳湖二维水动力数学模型,通过江湖关系变化不同情景的模拟,定量揭示了不同情景下鄱阳湖水文水动力的时空变化规律。主要结论如下:(1)长江干流来流和五河来流是江湖关系变化的主要驱动因素,江、湖来流通过改变星湖落差和湖口水位影响湖口出流,进而影响湖泊水量。五河入流增加时,增大星湖落差,增加湖口出流;而九江入流增加时,提高湖口水位,降低星湖口落差,抑制湖口出流。当五河入流增加500m3/s,星子水位升高0.04～0.18m,湖容增加约1.1～9.3亿m3;当九江流量增加500m3/s,星子水位升高0.06～0.28m,湖容增加约2.2～8.4亿m3。(2)湖泊调蓄变化始终朝着调蓄量为零的方向趋近,鄱阳湖的调蓄能力变化不仅与入湖流量大小有关,而且还与长江干流的顶托作用密切相关。临界水位是鄱阳湖调蓄能力变化的表征指标,江、湖来流和出口断面形态决定临界水位。三峡水库运用后,由于年内径流过程的改变,鄱阳湖临界水位和调蓄能力在三峡水库汛前预泄期和汛后蓄水期变化明显。与三峡水库蓄水前相比,5月湖泊调蓄量增加约47.7%,9月湖泊调蓄量减小约49.4%。(3)从能量的角度出发,重新阐释了鄱阳湖与长江的相互作用,认为湖口处水位流量的变化是江、湖来流所挟能量相抗衡的结果,提出了新的江湖作用强弱的表征指标。由该指标分析可知,从年际来看,1980s长江作用较强,1970s鄱阳湖作用较强。受三峡水库调度运行的影响,三峡水库运用后,枯水期长江作用略有增强,汛末长江作用减弱较大。(4)江湖关系的变化将引发鄱阳湖湖区水动力变化的响应,但这种响应具有明显的时空分异性。江湖来流变化对湖区水动力的影响不会瞬间扩散至全湖区,存在时空上的传递过程及不同影响范围。该传递过程和影响范围受江湖关系变化的强弱和湖区前期水位状态的影响。(5)受三峡水库调度运行的影响,长江干流流量过程年内发生调整,枯水期及汛前干流流量增加、汛后蓄水期干流流量减少,加之长江中下游河道冲刷的影响,使得都阳湖枯水期出现时间提前、枯水期延长、洲滩出露面积和时间增加。但受五河流域气候和人类活动的影响,未来五河流量有所增加,将会有效缓解上述鄱阳湖枯水期的不利影响。

关键词：江湖关系鄱阳湖水文水动力三峡水库

人工塑造生境条件下中华倒刺鲃的栖息偏好研究

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水生态学杂志 2024年第1期45卷 134-142页

作者：刘瀚林俊强王先政班学君王东胜张迪彭期冬靳甜甜中国水利水电科学研究院北京100038 四川圣达水电开发有限公司四川乐山614000 河海大学农业与科学工程学院江苏南京211100 水电水利规划设计总院北京100120

为了促进受水电工程影响河段鱼类资源的恢复,选择中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis),依托大型生态试验场,人工塑造多种近自然微地形生境,营造适宜鱼类栖息的水文水动力环境,研究其栖息行为偏好特性。设置0.3、0.6、1.0、1.5、2.0、3.0 m... 详细信息

为了促进受水电工程影响河段鱼类资源的恢复,选择中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis),依托大型生态试验场,人工塑造多种近自然微地形生境,营造适宜鱼类栖息的水文水动力环境,研究其栖息行为偏好特性。设置0.3、0.6、1.0、1.5、2.0、3.0 m^(3)/s共6种流量工况,分别进行多地形组合、沙洲地形局部偏好、深潭浅滩地形局部偏好鱼类栖息生境选择试验。采用PIT射频识别系统实时监测鱼类栖息行为,选取流速、涡量、湍流动能和床体切应力4个水动力指标,计算对应流场条件下的中华倒刺鲃栖息适宜度,并基于随机森林和CART算法筛选影响中华倒刺鲃栖息选择的主要水动力指标,探究其栖息行为的水动力选择机制。结果表明,深潭浅滩及沙洲河段的进出口是中华倒刺鲃喜好栖息场所,涡量和流速是影响其栖息的主要水动力指标。流速高于0.545 m/s、低于2.3 m/s,涡量高于0.72/m、低于15.7/m时的流场条件,为试验工况下中华倒刺鲃的最适宜栖息环境。研究结果为鱼类栖息地生态修复及生态调度提供了理论依据和技术支撑。

关键词：中华倒刺鲃微地形水文水动力鱼类行为流速涡量

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海绵设施空间布局优化下的城市洪涝特征联合概率分布研究

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水资源保护 2024年

作者：舒心怡徐宗学叶陈雷廖如婷贾书惠北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室中国城市规划设计研究院

优化海绵设施空间布局，进一步量化不同降雨情景下水深与流速的相关关系，能够为防洪减灾能力与城市韧性提升提供方法支撑。本文综合考虑海绵措施的径流削减效益与建设成本效益，基于多目标方法优化海绵布设方案，采用水文水动力耦合模... 详细信息

优化海绵设施空间布局，进一步量化不同降雨情景下水深与流速的相关关系，能够为防洪减灾能力与城市韧性提升提供方法支撑。本文综合考虑海绵措施的径流削减效益与建设成本效益，基于多目标方法优化海绵布设方案，采用水文水动力耦合模型模拟地表淹没特征，构建适应于不同场景的洪涝多特征多元联合概率分布。结论：海绵措施对径流的削减效果随重现期的增大而逐渐减弱，4.11亿元建设成本下10 a时径流削减率为0.340，100 a减小为0.299；同一重现期下联合风险率随着水深和流速的增大而减小，水深为0.5 m时，10 a、20 a、50 a、100 a对应流速分别超出0.402 m/s、0.405 m/s、0.410 m/s、0.413 m/s时，联合风险率低于60%；协同风险率与联合风险率变化规律基本一致，水深达到0.75 m时，协同风险率随流速变化其取值范围位于7.52% ～ 24.85%之间。

关键词：城市洪涝水文水动力海绵设施 NSGA-Ⅱ Copula

基于马斯京根参数K、X的等效河道计算方法研究

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水利学报 2023年第10期54卷 1257-1265页

作者：王船海俞悦吴金宁陈钢马腾飞曾贤敏河海大学水文水资源学院江苏南京210098 河海大学水文水资源国家重点实验室江苏南京210098 江苏省水文水资源勘测局常州分局江苏常州213022

河道汇流演算本质上属于水力学问题,为了简便计算发展了一系列的水文学方法,马斯京根法便是其中最经典的方法之一。本文基于马斯京根法中的参数K、X,与特征河长相结合,构建了不同类型的等效河道(矩形、抛物线型)断面下河宽、河道比降和... 详细信息

河道汇流演算本质上属于水力学问题,为了简便计算发展了一系列的水文学方法,马斯京根法便是其中最经典的方法之一。本文基于马斯京根法中的参数K、X,与特征河长相结合,构建了不同类型的等效河道(矩形、抛物线型)断面下河宽、河道比降和最大水深的计算公式,并在实例中模拟出河道各断面不同时刻的水位、流速、流量等信息。通过在实际河道中验证,结果表明,该方法实现了河道大断面资料的扩充,且具有较高的精度,改进了传统的水文学河道汇流计算模式。该方法将传统水文方法与水动力方法结合起来,有利于实现少资料地区水位、流速过程模拟,为传统的马斯京根法转换为水动力模型计算提供新方法。

关键词：马斯京根参数河道汇流等效河道水文水动力

2022年鄱阳湖极端干旱对洪泛区地下水文情势的影响

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中国环境科学 2023年第12期43卷 6601-6610页

作者：曹思佳李云良陈静姚静赵贵章李志萍中国科学院南京地理与湖泊研究所江苏南京210008 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210009 江西省水文监测中心江西南昌330002 华北水利水电大学地球科学与工程学院河南郑州450045

以鄱阳湖洪泛区湿地为研究区,运用FEFLOW建立地下水流数值模型,定量评估2022年极端干旱影响下地下水文条件的时空响应特征.结果表明,2022年极端干旱对鄱阳湖的持续影响主要发生在下半年7~12月份,极端干旱会导致鄱阳湖洪泛区地下水位大... 详细信息

以鄱阳湖洪泛区湿地为研究区,运用FEFLOW建立地下水流数值模型,定量评估2022年极端干旱影响下地下水文条件的时空响应特征.结果表明,2022年极端干旱对鄱阳湖的持续影响主要发生在下半年7~12月份,极端干旱会导致鄱阳湖洪泛区地下水位大幅度下降以及地下水流速整体加快,且两者变化情况均呈现出明显的空间异质特征.总体上,极端干旱影响的地下水位最大降幅可达5m左右,地下水流速增加幅度约为正常年份的1~2倍,极端干旱的强烈影响区域主要分布在洪泛区的东北部.从原因上分析,降水对地下水的补给量明显减少以及地下水向湖泊的排泄量显著增加,这些均是极端干旱条件下洪泛区地下水储量减少的主要原因.从年尺度上来说,极端干旱导致洪泛区系统的地下水排泄量增加了1.62×10^(7)m^(3),约是基准年地下水排泄量的14.5倍.鄱阳湖及其洪泛湿地作为整个流域地下水的重要排泄区和生态屏障区,本研究强调了湖泊和地下水文情势响应变化的重要性.

关键词：鄱阳湖洪泛湿地地下水极端干旱事件水文水动力地下水储量数值模拟

基于EFDC模拟的鄱阳湖典型年份水文与水动力特征分析

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基于EFDC模拟的鄱阳湖典型年份水文与水动力特征分析

作者：叶玉琴江西师范大学

学位级别：硕士

本研究以鄱阳湖为研究对象，选取了美国的EFDC模型对研究区域进行水文水动力数值模拟，经过模型验证，模拟结果符合实际情况。本文作为973项目中的一部分，文中的丰、平、枯年份的确立是由长江水利委员会根据长江的流量前期确定的。利用... 详细信息

本研究以鄱阳湖为研究对象，选取了美国的EFDC模型对研究区域进行水文水动力数值模拟，经过模型验证，模拟结果符合实际情况。本文作为973项目中的一部分，文中的丰、平、枯年份的确立是由长江水利委员会根据长江的流量前期确定的。利用EFDC模型对2000（平水年）、2004（枯水年）、2010（丰水年）的水位、水深、流速、流场进行了二维水动力模拟。用模拟结果分析了鄱阳湖全年水文与水动力的特征，并且分不同区域对三个典型年2月（枯水期）和7月（丰水期）的水文及水动力特征进行比较分析。分析了三个典型年份中鄱阳湖五河来水差异及倒灌种类及特征。重点针对两大自然保护区的水位、水深变化节律进行了详细的分析。本文研究主要研究结论如下：（1）三个典型年份的月平均水位和水深变化趋势相似，都是1月最小，7月最大，1月到7月逐渐增加，7月之后逐渐下降。丰水年的平均水深波动较大，从平均流速可以看出三个典型年份1-6月的流速明显大于7-12月，丰水年的流速大于平水年和枯水年。（2）2月份平均水位在三个典型年份差异较小，三个年份不同区域水位差异较大：两大保护区平均水位都在11m以上，北部入江河道的枯水平均水位在5m以下，平水年为6.3m左右。7月份三个典型年份各区域水位差异很小，不同年份差异较大，丰水年平均水位达到18m以上，远大于枯水年和平水年。2月平水年和丰水年平均水深差异很小，枯水年大多地方水深都为0，从区域来看，都是北部入江河道水深最大，其他地区差异较小，7月丰水年平均水深比其他年份大很多。2月不同年份平均流速的大小及区域的分布差异都较大，其中丰水年流速最大，平水年流速最小;从区域上看，北部入江河道的流速最大，两大保护区最小。7月流速的大小和分布差异较小，北部入江河道流速数据比其他地区稍大。（3）通过比较三个年份的湖口流量可知，枯水年出现倒灌的的天数最多，倒灌流量最大，平水年其次，丰水年没有出现倒灌现象。平水年出现倒灌的时间为7月7日—9日，7月22日—27日，总共为9天，平均倒灌量为805m3/s。枯水年出现倒灌的时间为7月20日—7月27日，9月10日—9月15，总共为14天，平均倒灌量为3350m3/s。（4）吴城自然保护区的三个典型年份的各功能区域无水面积比值都是逐渐增大的，不同的是核心区在2000年和2004年都有几个月是全部有水淹没，而2010年却没有，三个年份中核心区无水区面积最小，实验区最大，核心区在2000、2004、2010的无水面积最大比值分别为33%、76%、77%;实验区为75%、90%以上、90%以上。缓冲区介于两者之间。南矶山自然保护区三个典型年份各功能区区域无水分布比例变化趋势相似，平水年的的比例略比丰水期和枯水期小。核心区2000、2004、2010年中无水区域最大值分别为：57%、95%、99%以上。无水区域面积比例大于50%的时间分布为12月初，10月初和11月初。

关键词：鄱阳湖 EFDC模型枯水期丰水期水文水动力

基于集合卡尔曼滤波的实时校正技术在流域洪水预报中的应用

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水电能源科学 2023年第3期41卷 61-64页

作者：舒全英王青青郭磊刘成秀章兴林平浙江省水利水电勘测设计院有限责任公司浙江杭州310002 浙江大禹信息技术有限公司浙江杭州310002 舞川环境科技(上海)有限公司上海201102

为提高金华江流域实时洪水预报精度,建立了耦合MIKE 11 NAM与MIKE 11 HD的流域洪水预报模型和基于集合卡尔曼滤波的实时校正模型,实现了金华江流域洪水预报实时校正。流域洪水预报模型对流域内主要站点的模拟效果较好,洪水流量和洪水水... 详细信息

为提高金华江流域实时洪水预报精度,建立了耦合MIKE 11 NAM与MIKE 11 HD的流域洪水预报模型和基于集合卡尔曼滤波的实时校正模型,实现了金华江流域洪水预报实时校正。流域洪水预报模型对流域内主要站点的模拟效果较好,洪水流量和洪水水位模拟精度较高;实时校正模型在预见期10 h以内,校正效果随预见期增加而降低,在预见期前期可有效降低预报误差。整体上,建立的流域洪水预报模型和基于集合卡尔曼滤波的实时校正模型能够满足金华江流域洪水预报应用要求。

关键词：水文水动力流域洪水预报集合卡尔曼滤波实时校正技术