干—支流相互作用下三峽水庫(kù)典型支流物質(zhì)輸運(yùn)及水華生消過程研究
發(fā)布時(shí)間:2022-04-28 22:26
三峽水庫(kù)是連接長(zhǎng)江上游及長(zhǎng)江中下游的重要樞紐,戰(zhàn)略地位重要、生態(tài)作用關(guān)鍵,是維系和調(diào)控長(zhǎng)江流域生態(tài)健康的主要環(huán)節(jié)。由于受到水壩攔蓄調(diào)節(jié)、高強(qiáng)度流域開發(fā)活動(dòng)以及氣候變化等多種因素的疊加影響,三峽水庫(kù)是一個(gè)新生的巨型“人工湖泊”生態(tài)系統(tǒng),其水生態(tài)演化主要過程尚不穩(wěn)定,富營(yíng)養(yǎng)化等生態(tài)問題尚未全部顯現(xiàn),表現(xiàn)出高度復(fù)雜性、不確定性和敏感性。本研究通過野外觀測(cè)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法進(jìn)行三峽水庫(kù)支流庫(kù)灣水環(huán)境演化研究,探索解決兩個(gè)技術(shù)問題,一是考慮到大壩調(diào)蓄水位波動(dòng)引起的干-支流水團(tuán)交換與海洋潮汐過程的相似性,針對(duì)三峽支流庫(kù)灣的干-支流水體交換以密度流(斜壓流)驅(qū)動(dòng)為主的水動(dòng)力特征,應(yīng)用海洋環(huán)境研究與預(yù)報(bào)模式(Marine Environment Research and Forecasting Model,MERF),構(gòu)建了干-支流相互作用水動(dòng)力學(xué)模型,并采用經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)來識(shí)別支流庫(kù)灣震蕩流場(chǎng)的水庫(kù)不同調(diào)度期物質(zhì)輸運(yùn)問題;二是聚焦庫(kù)灣浮游植物的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)驅(qū)動(dòng)機(jī)制,結(jié)合庫(kù)區(qū)精細(xì)觀測(cè)成果,建立三峽水庫(kù)水質(zhì)模型,以有效反演三峽水庫(kù)支流庫(kù)灣藻類生消變化高度隨機(jī)性和不確定性的動(dòng)力學(xué)特征。針對(duì)傳統(tǒng)的局部敏感性分...
【文章頁數(shù)】:141 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 研究的背景與意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1.2.1 支流庫(kù)灣水文、水水動(dòng)力特征研究進(jìn)展
1.2.2 支流庫(kù)灣物質(zhì)輸運(yùn)與示蹤研究進(jìn)展
1.2.3 水質(zhì)模型及其參數(shù)敏感性分析研究進(jìn)展
1.3 研究?jī)?nèi)容
1.4 擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題
1.5 特色與創(chuàng)新
1.6 技術(shù)路線
第二章 材料與方法
2.1 研究區(qū)域概況
2.1.1 三峽工程概況
2.1.2 三峽水庫(kù)調(diào)度特征
2.1.3 三峽水庫(kù)水環(huán)境、水生態(tài)特征
2.1.4 典型支流選取及其概況
2.2 觀測(cè)及測(cè)定方案
2.2.1 采樣點(diǎn)布置
2.2.2 觀測(cè)參數(shù)
2.2.3 樣品采集、分析及測(cè)定方法
第三章 三峽水庫(kù)干、支流水文物理特征及同位素示蹤
3.1 支流庫(kù)灣水溫及流速變化特征
3.1.1 水溫特征
3.1.2 流速特征
3.1.3 支流庫(kù)灣水量?jī)羰罩?br> 3.1.4 支流庫(kù)灣水文情勢(shì)轉(zhuǎn)變
3.2 支流水文水動(dòng)力過程的水體穩(wěn)定同位素示蹤
3.2.1 氫氧同位素分析方法
3.2.2 干、支流中穩(wěn)定同位素特征
3.2.3 氘盈余特征
3.2.4 混合比特征
3.2.5 不同類型支流同位素特征
3.3 本章小結(jié)
第四章 干-支流交互過程對(duì)支流水動(dòng)力的影響及過程模擬
4.1 干-支流交互作用的三維水動(dòng)力數(shù)值模擬
4.1.1 模型簡(jiǎn)介
4.1.2 控制方程
4.1.3 建模及源數(shù)據(jù)
4.1.4 模型驗(yàn)證
4.2 支流流速的時(shí)空變化分析
4.2.1 干-支流交匯處流速變化特征
4.2.2 庫(kù)灣中部流速變化特征
4.2.3 庫(kù)灣上游流速變化特征
4.3 支流庫(kù)灣的特征流場(chǎng)分析
4.3.1 經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分析方法
4.3.2 不同調(diào)度期的支流庫(kù)灣特征流場(chǎng)
4.4 支流庫(kù)灣水動(dòng)力過程的控制機(jī)制
4.4.1 干-支流交匯處水動(dòng)力控制機(jī)制
4.4.2 庫(kù)灣中部水動(dòng)力控制機(jī)制
4.4.3 庫(kù)灣上游水動(dòng)力控制機(jī)制
4.4.4 不同類型支流的水動(dòng)力控制機(jī)制
4.5 本章小結(jié)
第五章 干-支流交互過程對(duì)支流庫(kù)灣熱收支及水交換的影響
5.1 干-支流交互過程對(duì)支流庫(kù)灣熱收支的影響
5.1.1 水體熱收支及貢獻(xiàn)率模型
5.1.2 水面凈熱通量
5.1.3 支流庫(kù)灣熱含量
5.1.4 支流庫(kù)灣熱收支
5.1.5 熱收支貢獻(xiàn)率
5.2 支流庫(kù)灣水交換過程
5.2.1 支流庫(kù)灣水體交換過程分析方法
5.2.2 支流庫(kù)灣水體交換量
5.2.3 支流庫(kù)灣水體滯留時(shí)間
5.2.4 不同類型支流庫(kù)灣間水體交換的特征
5.3 本章小結(jié)
第六章 支流庫(kù)灣水質(zhì)模型及其全局敏感性分析
6.1 三峽水庫(kù)支流庫(kù)灣水質(zhì)模型
6.1.1 浮游植物生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型
6.1.2 物質(zhì)輸運(yùn)模型
6.2 Sobol全局敏感性分析方法
6.3 模型設(shè)置
6.3.1 基準(zhǔn)檢驗(yàn)
6.3.2 參數(shù)設(shè)置
6.3.3 模型初狀態(tài)
6.4 全局敏感性分析結(jié)果
6.4.1 葉綠素a參數(shù)敏感性的時(shí)間變化特征
6.4.2 溶解氧的參數(shù)敏感性的時(shí)間變化特征
6.5 生態(tài)參數(shù)敏感性的生態(tài)學(xué)意義
6.5.1 葉綠素a參數(shù)敏感性的生態(tài)學(xué)意義
6.5.2 溶解氧參數(shù)敏感性的生態(tài)學(xué)意義
6.6 本章小結(jié)
第七章 支流庫(kù)灣水華生消及磷的循環(huán)輸運(yùn)過程
7.1 水動(dòng)力-水質(zhì)的模式耦合與驗(yàn)證
7.2 浮游植物時(shí)空變化分析
7.3 支流庫(kù)灣富營(yíng)養(yǎng)化過程分析
7.3.1 支流庫(kù)灣富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法
7.3.2 支流庫(kù)灣富營(yíng)養(yǎng)化過程變化特征
7.3.3 支流庫(kù)灣富營(yíng)養(yǎng)化過程的空間變化
7.3.4 庫(kù)灣富營(yíng)養(yǎng)化過程時(shí)空演化特征
7.4 浮游植物生長(zhǎng)與水體流速之間的關(guān)系
7.5 浮游植物生長(zhǎng)與磷的生物化學(xué)循環(huán)過程
7.6 庫(kù)灣中磷的循環(huán)與輸運(yùn)過程
7.6.1 浮游植物生消過程與磷的循環(huán)輸運(yùn)
7.6.2 庫(kù)灣中的磷收支過程
7.7 支流庫(kù)灣生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)對(duì)策
7.8 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論與展望
8.1 主要結(jié)論
8.2 展望與建議
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]用穩(wěn)定同位素方法估算大型淺水湖泊蒸發(fā)量——以太湖為例[J]. 肖薇,符靖茹,王偉,溫學(xué)發(fā),徐敬爭(zhēng),肖啟濤,胡誠(chéng),劉壽東,李旭輝. 湖泊科學(xué). 2017(04)
[2]三峽水庫(kù)香溪河庫(kù)灣水華水動(dòng)力調(diào)控初步研究[J]. 李光浩,楊霞,陳和春,尹煒,辛小康. 人民長(zhǎng)江. 2017(10)
[3]長(zhǎng)江水δ18O和δD時(shí)空變化特征及其影響因素分析[J]. 周毅,吳華武,賀斌,李靜,段偉利,王建鋒,童世賢. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境. 2017(05)
[4]流速對(duì)水庫(kù)水華優(yōu)勢(shì)種銅綠微囊藻生長(zhǎng)的影響研究[J]. 宋洋,張陵蕾,陳旻,蔡俊馳,李嘉. 四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版). 2016(S1)
[5]流動(dòng)影響銅綠微囊藻生長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 趙雨婷,鄢碧鵬,葉飛,邵怡斌,施佳赟. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù). 2015(11)
[6]三峽澎溪河回水區(qū)流速對(duì)藻類原位生長(zhǎng)速率的影響[J]. 李哲,張?jiān)?楊中華,郭勁松,劉靜,李丹,肖艷. 湖泊科學(xué). 2015(05)
[7]長(zhǎng)江水氫、氧同位素組成的時(shí)空變化及其環(huán)境意義[J]. 丁悌平,高建飛,石國(guó)鈺,陳峰,羅續(xù)榮,王成玉,韓丹. 地質(zhì)學(xué)報(bào). 2013(05)
[8]溫度異重流作用下三峽香溪河庫(kù)灣春季營(yíng)養(yǎng)鹽時(shí)空分布特征研究[J]. 蔣定國(guó),戴會(huì)超,劉偉. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào). 2013(01)
[9]基于Delft3D模型的近海水環(huán)境質(zhì)量數(shù)值模擬研究[J]. 陸仁強(qiáng),何璐珂. 海洋環(huán)境科學(xué). 2012(06)
[10]三峽水庫(kù)澎溪河(小江)回水區(qū)一維水動(dòng)力特征分析[J]. 李哲,郭勁松,方芳,龍曼,劉智萍,高旭. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(05)
博士論文
[1]分層異重流背景下三峽水庫(kù)典型支流水華生消機(jī)理及其調(diào)控[D]. 楊正健.武漢大學(xué) 2014
碩士論文
[1]支流河口水動(dòng)力作用對(duì)三峽庫(kù)區(qū)干支流營(yíng)養(yǎng)鹽交換的影響[D]. 羅光富.華東師范大學(xué) 2014
[2]不同調(diào)度方案下三峽庫(kù)區(qū)垂向二維水動(dòng)力模型研究[D]. 卜英.天津大學(xué) 2010
[3]長(zhǎng)江流域水穩(wěn)定同位素變化特征研究[D]. 孫婷婷.河海大學(xué) 2007
本文編號(hào):3649658
【文章頁數(shù)】:141 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 研究的背景與意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1.2.1 支流庫(kù)灣水文、水水動(dòng)力特征研究進(jìn)展
1.2.2 支流庫(kù)灣物質(zhì)輸運(yùn)與示蹤研究進(jìn)展
1.2.3 水質(zhì)模型及其參數(shù)敏感性分析研究進(jìn)展
1.3 研究?jī)?nèi)容
1.4 擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題
1.5 特色與創(chuàng)新
1.6 技術(shù)路線
第二章 材料與方法
2.1 研究區(qū)域概況
2.1.1 三峽工程概況
2.1.2 三峽水庫(kù)調(diào)度特征
2.1.3 三峽水庫(kù)水環(huán)境、水生態(tài)特征
2.1.4 典型支流選取及其概況
2.2 觀測(cè)及測(cè)定方案
2.2.1 采樣點(diǎn)布置
2.2.2 觀測(cè)參數(shù)
2.2.3 樣品采集、分析及測(cè)定方法
第三章 三峽水庫(kù)干、支流水文物理特征及同位素示蹤
3.1 支流庫(kù)灣水溫及流速變化特征
3.1.1 水溫特征
3.1.2 流速特征
3.1.3 支流庫(kù)灣水量?jī)羰罩?br> 3.1.4 支流庫(kù)灣水文情勢(shì)轉(zhuǎn)變
3.2 支流水文水動(dòng)力過程的水體穩(wěn)定同位素示蹤
3.2.1 氫氧同位素分析方法
3.2.2 干、支流中穩(wěn)定同位素特征
3.2.3 氘盈余特征
3.2.4 混合比特征
3.2.5 不同類型支流同位素特征
3.3 本章小結(jié)
第四章 干-支流交互過程對(duì)支流水動(dòng)力的影響及過程模擬
4.1 干-支流交互作用的三維水動(dòng)力數(shù)值模擬
4.1.1 模型簡(jiǎn)介
4.1.2 控制方程
4.1.3 建模及源數(shù)據(jù)
4.1.4 模型驗(yàn)證
4.2 支流流速的時(shí)空變化分析
4.2.1 干-支流交匯處流速變化特征
4.2.2 庫(kù)灣中部流速變化特征
4.2.3 庫(kù)灣上游流速變化特征
4.3 支流庫(kù)灣的特征流場(chǎng)分析
4.3.1 經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分析方法
4.3.2 不同調(diào)度期的支流庫(kù)灣特征流場(chǎng)
4.4 支流庫(kù)灣水動(dòng)力過程的控制機(jī)制
4.4.1 干-支流交匯處水動(dòng)力控制機(jī)制
4.4.2 庫(kù)灣中部水動(dòng)力控制機(jī)制
4.4.3 庫(kù)灣上游水動(dòng)力控制機(jī)制
4.4.4 不同類型支流的水動(dòng)力控制機(jī)制
4.5 本章小結(jié)
第五章 干-支流交互過程對(duì)支流庫(kù)灣熱收支及水交換的影響
5.1 干-支流交互過程對(duì)支流庫(kù)灣熱收支的影響
5.1.1 水體熱收支及貢獻(xiàn)率模型
5.1.2 水面凈熱通量
5.1.3 支流庫(kù)灣熱含量
5.1.4 支流庫(kù)灣熱收支
5.1.5 熱收支貢獻(xiàn)率
5.2 支流庫(kù)灣水交換過程
5.2.1 支流庫(kù)灣水體交換過程分析方法
5.2.2 支流庫(kù)灣水體交換量
5.2.3 支流庫(kù)灣水體滯留時(shí)間
5.2.4 不同類型支流庫(kù)灣間水體交換的特征
5.3 本章小結(jié)
第六章 支流庫(kù)灣水質(zhì)模型及其全局敏感性分析
6.1 三峽水庫(kù)支流庫(kù)灣水質(zhì)模型
6.1.1 浮游植物生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型
6.1.2 物質(zhì)輸運(yùn)模型
6.2 Sobol全局敏感性分析方法
6.3 模型設(shè)置
6.3.1 基準(zhǔn)檢驗(yàn)
6.3.2 參數(shù)設(shè)置
6.3.3 模型初狀態(tài)
6.4 全局敏感性分析結(jié)果
6.4.1 葉綠素a參數(shù)敏感性的時(shí)間變化特征
6.4.2 溶解氧的參數(shù)敏感性的時(shí)間變化特征
6.5 生態(tài)參數(shù)敏感性的生態(tài)學(xué)意義
6.5.1 葉綠素a參數(shù)敏感性的生態(tài)學(xué)意義
6.5.2 溶解氧參數(shù)敏感性的生態(tài)學(xué)意義
6.6 本章小結(jié)
第七章 支流庫(kù)灣水華生消及磷的循環(huán)輸運(yùn)過程
7.1 水動(dòng)力-水質(zhì)的模式耦合與驗(yàn)證
7.2 浮游植物時(shí)空變化分析
7.3 支流庫(kù)灣富營(yíng)養(yǎng)化過程分析
7.3.1 支流庫(kù)灣富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法
7.3.2 支流庫(kù)灣富營(yíng)養(yǎng)化過程變化特征
7.3.3 支流庫(kù)灣富營(yíng)養(yǎng)化過程的空間變化
7.3.4 庫(kù)灣富營(yíng)養(yǎng)化過程時(shí)空演化特征
7.4 浮游植物生長(zhǎng)與水體流速之間的關(guān)系
7.5 浮游植物生長(zhǎng)與磷的生物化學(xué)循環(huán)過程
7.6 庫(kù)灣中磷的循環(huán)與輸運(yùn)過程
7.6.1 浮游植物生消過程與磷的循環(huán)輸運(yùn)
7.6.2 庫(kù)灣中的磷收支過程
7.7 支流庫(kù)灣生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)對(duì)策
7.8 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論與展望
8.1 主要結(jié)論
8.2 展望與建議
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]用穩(wěn)定同位素方法估算大型淺水湖泊蒸發(fā)量——以太湖為例[J]. 肖薇,符靖茹,王偉,溫學(xué)發(fā),徐敬爭(zhēng),肖啟濤,胡誠(chéng),劉壽東,李旭輝. 湖泊科學(xué). 2017(04)
[2]三峽水庫(kù)香溪河庫(kù)灣水華水動(dòng)力調(diào)控初步研究[J]. 李光浩,楊霞,陳和春,尹煒,辛小康. 人民長(zhǎng)江. 2017(10)
[3]長(zhǎng)江水δ18O和δD時(shí)空變化特征及其影響因素分析[J]. 周毅,吳華武,賀斌,李靜,段偉利,王建鋒,童世賢. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境. 2017(05)
[4]流速對(duì)水庫(kù)水華優(yōu)勢(shì)種銅綠微囊藻生長(zhǎng)的影響研究[J]. 宋洋,張陵蕾,陳旻,蔡俊馳,李嘉. 四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版). 2016(S1)
[5]流動(dòng)影響銅綠微囊藻生長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 趙雨婷,鄢碧鵬,葉飛,邵怡斌,施佳赟. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù). 2015(11)
[6]三峽澎溪河回水區(qū)流速對(duì)藻類原位生長(zhǎng)速率的影響[J]. 李哲,張?jiān)?楊中華,郭勁松,劉靜,李丹,肖艷. 湖泊科學(xué). 2015(05)
[7]長(zhǎng)江水氫、氧同位素組成的時(shí)空變化及其環(huán)境意義[J]. 丁悌平,高建飛,石國(guó)鈺,陳峰,羅續(xù)榮,王成玉,韓丹. 地質(zhì)學(xué)報(bào). 2013(05)
[8]溫度異重流作用下三峽香溪河庫(kù)灣春季營(yíng)養(yǎng)鹽時(shí)空分布特征研究[J]. 蔣定國(guó),戴會(huì)超,劉偉. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào). 2013(01)
[9]基于Delft3D模型的近海水環(huán)境質(zhì)量數(shù)值模擬研究[J]. 陸仁強(qiáng),何璐珂. 海洋環(huán)境科學(xué). 2012(06)
[10]三峽水庫(kù)澎溪河(小江)回水區(qū)一維水動(dòng)力特征分析[J]. 李哲,郭勁松,方芳,龍曼,劉智萍,高旭. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(05)
博士論文
[1]分層異重流背景下三峽水庫(kù)典型支流水華生消機(jī)理及其調(diào)控[D]. 楊正健.武漢大學(xué) 2014
碩士論文
[1]支流河口水動(dòng)力作用對(duì)三峽庫(kù)區(qū)干支流營(yíng)養(yǎng)鹽交換的影響[D]. 羅光富.華東師范大學(xué) 2014
[2]不同調(diào)度方案下三峽庫(kù)區(qū)垂向二維水動(dòng)力模型研究[D]. 卜英.天津大學(xué) 2010
[3]長(zhǎng)江流域水穩(wěn)定同位素變化特征研究[D]. 孫婷婷.河海大學(xué) 2007
本文編號(hào):3649658
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