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太湖不同湖区风浪的季节变化特征 总被引：5，自引：3，他引：2
为明晰太湖风浪的空间分布及季节变化,在湖心区设立波浪观测站,利用其记录的波浪数据证明SWAN模型能够较好地模拟太湖风浪.基于所建模型,对2013年自然风场条件下太湖不同湖区风浪季节动态进行模拟分析,结果表明:受岸线、地形和岛屿等地理因素影响,大太湖的风浪总是最强,其有效波高均值为0.523 m;而东太湖风浪最小,有效波高均值为0.305 m.受盛行风场季节变化影响,太湖春、夏季有效波高均值明显大于秋、冬季.太湖波浪的能量主要来源于风场,其有效波高随风速增大而增大,两者呈极显著正相关.而风向则可以通过改变风区长度来影响风浪生消.在偏东风作用下,太湖湖西区的风浪大于东部湖区;而受盛行于冬季的偏北风影响,太湖南部水域风浪要大于北部.同时,太湖风浪的时空分布特征是造成太湖水质参数、沉积物和水生植物空间分布差异的重要原因之一. 相似文献
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太湖波浪数值模拟 总被引：8，自引：7，他引：1
在太湖实际波浪观测的基础上,采用率定验证后的第三代动谱平衡方程,考虑实际水底地形、波浪折射、浅化、反射、破碎、湖流等条件下,对太湖波浪进行数值模拟,研究太湖波浪的主要影响因素.结果表明:SWAN模型可以较好地模拟风作用下太湖风浪的生成和传播过程,模型在太湖应用是合适的;波高、波长、波周期等波浪参数在太湖的分布与风速、风向、水深等因素密切相关;在相同风向、不同风速情况下,太湖波浪发展至稳定状态的时间不一样;在不同风向,相同风速持续作用下,有效波高达到稳定的时间差不多,变化趋势也比较相同.说明波浪的发展不光取决于风速的大小,还同风的持续吹的时间和风区长度有关. 相似文献
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水体浊度是影响水下光场及营养盐循环的关键要素之一,其变化过程与水生生态环境演变关系密切.基于2015-2016年7个时段于太湖贡湖湾内外的金墅和上山村两站点的水体浊度及东山气象站的逐时风场数据,利用分位统计等方法,探讨了风速、风向及时间累积效应对水体浊度的影响.结果表明：在以风场驱动为主要动力来源的大型浅水湖泊中,春、秋两季水体浊度的变化频率高于夏、冬两季,且春季变率更为突出;冬季风场和水体浊度的变率均较夏季明显.风场（包括风速、风向及其累积时间）是影响水体浊度变化的关键因素.其中风速是主要决定性因子;风向对水体浊度有较明显的影响,其通过对风速效应的修正进而影响水体浊度,该修正作用可用三角函数表征;水体浊度变化同时还受前期风场累积的影响,其前期时间累积效应的有效时段为2~10 h.该研究给出了风速、风向及风场累积效应的耦合对水体浊度的影响模型,有助于弄清风场对水体浊度变化的影响机制. 相似文献
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水动力条件下太湖透明度模拟研究 总被引：6，自引：0，他引：6
根据太湖实测资料分析得到了太湖悬浮物浓度和透明度之间呈现明显的反比关系, 归纳总结了以往研究成果中建立的太湖透明度与悬浮物浓度之间的关系, 说明可以通过模拟太湖悬浮物来反映太湖透明度的变化规律. 实测资料表明, 不同水深处的悬浮物浓度与风速的变化趋势大致相近, 风速越大, 悬浮物浓度越大. 太湖波浪、湖流与悬浮物浓度均呈现正相关关系, 悬浮物浓度随着波浪和湖流的增大而增大, 但波浪是影响底泥再悬浮的主要因素, 流速次之. 建立了太湖湖流、波浪和悬浮物耦合的数学模型, 在悬浮物模型中考虑了波浪和湖流的综合影响. 并将床面层附近底泥的起悬量和沉降量分开处理, 考虑了近底水流中湍流脉动的随机特性, 引入了底泥起悬条件. 模型清楚地反映出了悬浮物中的底泥颗粒与床面层内运动底泥及床面活动底泥发生相互交换过程中的两个方面. 模拟结果表明太湖悬浮物沿岸区域受湖流的影响较大, 湖心区域受波浪影响较大. 利用该模型, 模拟了太湖悬浮物和透明度的变化规律, 模拟结果被实测值较好验证, 说明所建立的模型是基本合理的, 可用来进行太湖透明度的模拟和预测. 相似文献
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太湖水龄分布特征及“引江济太”工程对其的影响 总被引：1，自引：5，他引：1
太湖作为典型的风生流湖泊,风场对水体运输和交换的过程起着重要的作用.基于环境水动力学模型EFDC源程序建立了染色剂模型以及水龄模型,借助水龄研究太湖水体的长期输运过程和更新速率特征,从而为太湖的调水工程管理提供科学依据.本文在研究春、夏、秋、冬季不同风场作用下太湖的水龄季节性分布特征的基础上,结合太湖实测风速、流量数据及"引江济太"工程调水运行的现状,着重分析了望虞河枢纽调水运行以及新沟河工程对太湖水龄分布的影响.数值试验的模拟结果表明:太湖水体交换受季风影响明显,春、夏季的水龄相对较大、水体交换较差;靠近湖流入口处的地方水龄较小,远离入口的地方水龄较大;水流流向与风向一致时水龄减小,水循环加快,反之则减慢.望虞河引水引工程能够减小贡湖及湖心区的水龄,加快贡湖湖区及湖心区的水循环;新沟河工程引水能够减小梅梁湖区的水龄,改善该湖区的水质.引水工程的实施对加快整个太湖的水循环做出重要贡献. 相似文献
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在Wake岛附近1500km长的海底地震台阵上记录到千岛群岛的地震,分析其海洋P波与S波数据,得到西太平洋的高频地震衰减的约束。确定了群速度为8.2—3.0km/s和频率为2.5—22.5Hz间的空间衰减和Q值。在上述频率范围内,海洋P波比S衰减大,它表明岩石圈内存在明显的体积衰减,或者海洋P波以波能漏失的形式传播。海洋P波与S波的视衰减与距离有关,在30°以外,衰减较弱。海洋P波的视Q随频率Q～f~(0.7)而增加,在2.5Hz时约为300,而在17.5Hz时增加约为1500。海洋S波的视Q也随频率Q～f~(1.1)而增加,在2.5Hz时约为400,而在22.5Hz时变化约为3000。 相似文献
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基于实测和数值模拟方法分析了台风“摩羯”和“温比亚”过境巢湖流域时的影响.台风“摩羯”和“温比亚”过境时,在巢湖产生较大的风速和风浪过程,其中对东巢湖的影响最大,中巢湖次之,西巢湖最小.东巢湖、中巢湖、西巢湖在台风“摩羯”过境时出现了0.68、0.67和0.48 m的最大有效波高和2.25、2.33和1.95 s的最大平均波周期;而台风“温比亚”过境时则最大有效波高可达1.50、1.47和1.18 m,最大平均波周期可达2.99、3.04和2.74 s.影响较大的区域位于东巢湖与中巢湖连接的湖心水域,总体对东巢湖的影响最为显著,中巢湖次之,西巢湖最小.不同湖区湖心水域由于水深、风区长度大,往往是出现最大风浪强度的区域. 相似文献
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针对近年来太湖水体中长孢藻（Dolichospermum,曾用名鱼腥藻Anabaena）比例增加的趋势,本文研究了2005—2019年太湖春季不同湖区长孢藻生物量的长期变化趋势和空间差异,探究了冬、春季气象条件（气温、日照时长、风速、降雨量）和营养盐（总氮、总磷）水平对其的影响.结果表明,2005—2019年太湖监测数据显示春季长孢藻生物量有比较明显的升高现象,主要发生在竺山湖富营养程度较高的区域,其次是湖心区、梅梁湾和南部湖区.偏最小二乘路径建模（PLS-PM）结果表明,不同湖区长孢藻生物量变化的主要驱动因素存在差异.在湖心区,春季长孢藻的生物量主要受冬季气候条件（气温、风速、日照时长）的影响,其次受春季营养盐和春季气候条件的影响.在梅梁湾、竺山湖和南部湖区,春季长孢藻的生物量主要受春季气候条件的影响.在梅梁湾和竺山湖,春季风速、日照时长是春季长孢藻生物量的显著影响因子;在南部湖区,春季长孢藻生物量的主要驱动因素是春季的日照时长和春季气温.本研究从长时间序列角度,对太湖固氮蓝藻的时空分布特征和影响因素开展了研究,为太湖不同湖区开展针对性的藻类水华防控和富营养化治理提供理论基础. 相似文献
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Study on the simulation of transparency of Lake Taihu under different hydrodynamic conditions 总被引：2，自引：0，他引：2
It was indicated in this study that there were negative relations between the concentrations of suspended solid (SS) and transparency according to the analysis of measured data of Lake Taihu. Their relations in pervious studies were reviewed, which showed that the changes of transparency in Lake Taihu could be reflected by simulating suspended solid concentration (SSC). Measured data showed that the changes of SSC with wind speed were similar at different water depths. SSC increased with the increasing of wind speed. Both wave and lake current of Lake Taihu had positive relations with SSC. However, wave was the main factor affecting sediment suspension, while flow took the second place. In this study, a numerical model coupling lake current, wave and SSC of Lake Taihu was developed. In the SS model, the combined effects of wave and current were included. The amounts of suspended and deposited sediments near the lake bed surface layer were treated separately. The stochastic characteristics of turbulent flow pulsation near lake beds were also considered, and the start-up conditions of sediment suspension were introduced to the model. The model elucidated the mutual exchange processes between sediment particles in SS and active sediments within and on the bed surface layer. Simulated results showed that lake current had relatively significant effects on the SSC at littoral areas of Lake Taihu, while SSC at the central area of the lake was mainly influenced by wave. The changes of transparency with SSC were simulated for Lake Taihu using this model. Calculated results were validated by measured data with good fitness, which indicated that the model is basically suitable for the simulation and prediction of transparency of Lake Taihu. 相似文献
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It was indicated in this study that there were negative relations between the concentrations of suspended solid (SS) and transparency according to the analysis of measured data of Lake Taihu. Their relations in pervious studies were reviewed, which showed that the changes of transparency in Lake Taihu could be reflected by simulating suspended solid concentration (SSC). Measured data showed that the changes of SSC with wind speed were similar at different water depths. SSC increased with the increasing of wind speed. Both wave and lake current of Lake Taihu had positive relations with SSC. However, wave was the main factor affecting sediment suspension, while flow took the second place. In this study, a numerical model coupling lake current, wave and SSC of Lake Taihu was developed. In the SS model, the combined effects of wave and current were included. The amounts of suspended and deposited sediments near the lake bed surface layer were treated separately. The stochastic characteristics of turbulent flow pulsation near lake beds were also considered, and the start-up conditions of sediment suspension were introduced to the model. The model elucidated the mutual exchange processes between sediment particles in SS and active sediments within and on the bed surface layer. Simulated results showed that lake current had relatively significant effects on the SSC at littoral areas of Lake Taihu, while SSC at the central area of the lake was mainly influenced by wave. The changes of transparency with SSC were simulated for Lake Taihu using this model. Calculated results were validated by measured data with good fitness, which indicated that the model is basically suitable for the simulation and prediction of transparency of Lake Taihu. 相似文献
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湖泊藻华问题已成为全球水生态环境领域面临的长期挑战,风力条件变化和引调水工程的水力调度能改变湖体水动力结构,对藻类的生长和聚集过程产生影响,进行该过程的精细化监测和机制分析对于湖泊藻华预报预警和应急处置具有重要意义。本研究基于Hiamwari-8/AHI卫星遥感高频监测数据,对比分析了归一化差异植被指数(NDVI)、增强植被指数(EVI)和浮游藻类指数(FAI) 3种不同指数对太湖藻华的反演效果,开展了典型风力条件下和水力调度下太湖藻华生消过程的持续监测分析。结果表明,FAI对藻华区域和非藻华区域的区分更加明显,其阈值提取的藻华面积与基于MODIS图像解译的藻华面积的相对误差最低,为-2.27%。当营养盐充足且水温持续保持在蓝藻大量生长增殖的阈值以上时,风力条件是导致太湖藻类迁移聚集的关键因子,风向主要影响藻类的水平迁移,使其进行方向性迁移并逐渐形成大面积藻华区域。风速主要影响藻类的垂向迁移并存在临界阈值,当风速低于约2.5 m/s的临界风速时,藻华面积随风速增加而增加;当风速高于临界风速时,藻华面积随风速增加而降低。水力调度对距离较近的贡湖湾区域具有显著影响,主要通过水动力扰动来影响... 相似文献
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Modeling of turbidity dynamics caused by wind-induced waves and current in the Taihu Lake 总被引：3，自引：0，他引：3
Ting-feng WU Bo-qiang QIN Guang-wei ZHU Meng-yuan ZHU Wei LI Cheng-mei LUAN 《国际泥沙研究》2013,28(2):139-148
A simple turbidity model was developed with a sound physical basis based on in situ high-frequency observations of short-term, strong wind-induced sediment suspension in Taihu Lake, China. The validation results show that the model could successfully simulate turbidity caused by strong wind events, despite the relatively poor simulation accuracy for high values of turbidity caused by the entrainment of cyanobacteria by turbulence. The in situ observations and model simulation results indicate that the wind waves were within a narrow spectral band, with spectral energy mainly distributed within the 0.28–0.75 Hz band on opposite sides of the peak frequency. These high-frequency and low-energy wind waves are sensitive to depth filtering. However, the average depth of the lake is only 1.9 m, and wind waves still represent the main force of sediment suspension at the sediment-water interface. Moreover, lake currents were of significance to the maintenance of background turbidity in calm waves or ripples and in the determination of critical shear stress. By considering the spatial distribution of hydrodynamics and sediment, the model can be used to simulate the turbidity of the entire lake as well as boundary conditions for three-dimensional numerical models. 相似文献
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过去40年,全球气候变暖、辐射变暗和变亮、风速减弱、气候异常波动等自然环境变化以及筑坝建闸、岸堤硬质化和调水引流等强烈人类活动势必会深刻改变太湖湖泊物理环境和过程,驱动湖泊生态系统演化.基于历史文献、档案数据以及气象水文和透明度等长期观测数据,本文系统梳理了太湖气温、水温、风速、水位和透明度等物理环境空间分布和长期变化特征,探讨了气温和风速、水位和透明度相互协同作用机制及其潜在生态环境意义.受全球变化和城市化等影响,过去40年太湖气温和水温呈现显著升高趋势,而近地面风速则表现为持续下降,湖泊增温和风速下降有利于藻类生长和蓝藻水华漂浮聚集,某种程度上增加了蓝藻水华出现频次和集聚的面积.为防洪和满足流域日益增长的水资源需求,闸坝管控和调水引流使太湖水位呈现缓慢增加趋势,而入湖污染物增加和富营养化则造成水体透明度逐渐下降,致使透明度与水位(水深)的比值明显降低,减少了湖底可利用光强,恶化水下光环境,在一定程度上驱动了太湖水生植被和草型生态系统退化.湖泊物理环境长期变化逐渐拓展了太湖藻型生境空间而压缩了草型生境空间,加剧了草型生态系统向藻型生态系统转化和增强了藻型生态系统的自我长期维持.太湖湖泊物理环境的显著变化也会部分抵消流域营养盐削减和湖体营养盐下降对藻类生物量和蓝藻水华的控制,增加了太湖蓝藻水华防控和湖泊富营养化治理的难度.这意味着未来流域控源截污需要更加严格的标准,而湖泊水位等物理环境的有效管控是应对藻华加剧和恢复草型生态系统的适应性管理策略. 相似文献
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全球气候变化显著影响湖泊理化环境和生态系统演化,对生态系统服务造成负面影响甚至引发生态系统灾变,其中风速下降可能促使富营养化湖泊蓝藻水华的暴发和水面漂浮集聚。以往由于较低的观测频次,往往很难精细量化风对蓝藻水华的影响。利用陆基高光谱近感观测技术,基于分钟小时尺度开展周年高频观测,通过对6—10月蓝藻生长期太湖表层水体叶绿素a浓度统计分析,量化蓝藻水华高频动态变化特征,确定蓝藻水华漂浮集聚的风速阈值。研究发现,随着风速的下降,水体表层叶绿素a浓度随之增加,蓝藻水华出现概率也随之增加。概率分析显示,当近地面风速小于2.5 m/s时,湖泊表层比较容易形成明显肉眼可见的蓝藻水华,藻华发生概率为55.1%。长时间持续的低风速容易诱发蓝藻水华形成和漂浮集聚,强风浪事件后低风速出现1～2天叶绿素a往往就能恢复以往较高水平,这为管理者有效防控蓝藻水华提供了新视角。长期气象观测显示,气候变化影响下太湖地区风速呈现显著下降趋势,增加了蓝藻竞争优势和发生概率,有助于其在表面漂浮集聚。在未来的气候变化情景下,如果风速继续呈现下降趋势,在营养盐条件不变情况下湖泊表层蓝藻水华发生概率可能还会上升,增加蓝藻水华防控... 相似文献
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基于高频次GOCI数据的太湖悬浮物浓度短期动态和驱动力分析 总被引：2，自引：0，他引：2
总悬浮物是水体中重要的光学敏感物质之一,很大程度上决定了水柱中光的吸收、散射和衰减,同时吸附营养盐、重金属和有毒有害物,对水体物质生物地球化学过程、沉积物埋藏动力和湖泊环境演化具有重要的意义.基于星地同步实验和静止水色成像仪GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)构建了太湖悬浮物浓度估算模型,并分析了典型风浪过程中太湖悬浮物浓度短期动态变化过程.研究表明:对太湖水体悬浮物浓度较为敏感的波段为GOCI的第7波段(745nm)和第8波段(865 nm),悬浮物浓度与对应波段遥感反射率线性相关决定系数分别为0.72和0.55;基于GOCI第7波段的悬浮物浓度单波段遥感估算模型能较为准确地估算太湖的悬浮物浓度,模型相对均方根误差和平均绝对百分误差分别为28.3%和24.4%.通过研究典型风浪过程前后太湖悬浮物浓度变化发现其短期动态变化显著,风速、风向是悬浮物浓度短期动态变化的重要驱动因素,悬浮物浓度与风速呈正比,并随着风向扩散;高频连续GOCI影像结果显示悬浮物浓度短期动态变化对风浪扰动的响应有一定的滞后性,滞后时间为数小时到1天,悬浮物沉降与沉积物再悬浮的临界风速约为3.4 m/s. 相似文献
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太湖不同湖区底泥悬浮沉降规律研究及内源释放量估算 总被引：5，自引：1，他引：4
太湖是一个大型浅水湖泊,湖湾、沿岸及湖心等区域受地形影响,湖流结构及水土界面水力要素均有显著差异.针对目前对不同湖区底泥再悬浮规律差异性研究的缺失,本研究选取了3个具有代表性的点采集太湖底泥,采用矩形水槽开展底泥再悬浮模拟实验,并结合太湖二维水量水质模型及太湖全年实测数据,建立了不同湖区底泥再悬浮通量与风速之间的定量关系;通过室内静沉降实验,得到了静沉降通量与风速的相关关系;最后将底泥再悬浮实验结果参数化应用于太湖二维水量水质模型中,并对底泥悬浮沉降过程进行分解和概化,估算太湖全年内源释放量.结果表明:太湖每日的内源释放量受风速影响显著,和风速变化趋势较为接近,太湖全年进入水体的净底泥量有47.81×104t,夏季最大,冬季次之;就营养物质释放量而言,COD约为2.06×104t、总氮约为1149.05 t、总磷约为564.35 t,其中秋季营养物质释放量最小,夏季最大. 相似文献