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大气-水耦合模式下三维太湖湖流场研究 总被引：6，自引：1，他引：6
利用太湖区域的大气边界层三维数值模式和三维水动力学数值模式,采用气-水耦合方法,对太湖的风生流特征进行了深入研究。结果表明,太湖区域大气边界层风场具有明显的时空变化特征,与均匀定常风作用下的太湖流场相比,大气-水耦合模式下太湖流场变化较大,形成稳定湖流场所需的时间也较长。三维模式计算出的流速值明显比二维模式大(表层约大一倍,整层平均约大50％),且与实际观测值符合较好。故即使对于像太湖这样的浅水湖泊,三维水动力学模式的应用仍然是很必要的。模拟结果中还发现湖流的上下流矢有时出现非常大的切变,甚至达到了180°。由于浅水湖中仍存在两个边界层(水-气和水-土),故浅水湖中存在流矢的巨大切变是可能的。 相似文献
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日本琵琶湖流域大气边界层的三维数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
本文在地形坐标下引入一种水平导数差分近似方法,建立一个适合日本琵琶湖复杂地形、满足静力平衡条件的三维非定常大气边界层数值模式。在弱的背景风场下,模式加入了琵琶湖流域的实际地形,计算结果表明:模式运行十分稳定,且占机内存小,节省计算时间,同时模式还做了流域地形、湖泊本身存在与否等因子对边界层风场影响的数值试验。在强的背景风场下,模式加入了经过适当平滑的琵琶湖流域地形,得出了一些有益的看法。 相似文献
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利用太湖区域的大气边界层三维数值模式和三维水动力学数值模式。采用气－水耦合方法，对太湖的风生流特征进行了深入研究。结果表明，太湖区域大气边界层风场具有明显的时空变化特征，与均匀定常风作用下的太湖流场相比，大气－水耦合模式下太湖流场变化较大，形成稳定湖流场所需的时间也较长。三维模式计算出的流速值明显比二维模式大（表层约大一倍，整层平均约大５０％），且与实际观测值符合较好。故即使对于橡太湖这样的浅水湖 相似文献
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将热带大气分成两层, 在地面附近是行星边界层, 在这一层中运动是线性的, 当边界层顶辐射平衡温度给定后, 可得到边界层顶的垂直运动; 在边界层上是无黏性的理想大气, 其中的运动是非线性的, 求出了角动量、位温和位势涡度的守恒律, 从而建立了在边界层垂直运动驱动下Hadley环流的惯性理论, 给出了这个理论的若干解例. 相似文献
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本文利用一个已发展的陆面过程参数化方案与大气边界层模式耦合,模拟了半干旱区绿洲戈壁非均匀下垫面的陆面过程及其与大气边界层的相互作用,给出了“绿洲效应”这一自然现象垂直剖面上更为清晰、准确和细致的结构特征.数值模拟的结果与早前的许多观测实验结论相吻合,即“绿洲效应”具有明显的“冷岛效应”和“湿岛效应”;它表现为在绿洲区域比戈壁沙漠区域环境温度低、湿度大、湍流动能输送弱,具有下沉气流而导致与周围戈壁沙漠区域产生水平输送环流.而更加细致地研究这些现象对于深入了解绿洲气候的形成和绿洲的维持机理具有重要的意义. 相似文献
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大气边界层是地球大气重要物理特征之一.干旱气候背景下的大气边界层特征与人们以往对典型大气边界层的认识有很大不同,其形成机制也比较特殊.本文利用冬、夏两季典型时段在极端干旱区敦煌开展的大气边界层和陆面过程综合观测试验,对大气边界层厚度与净辐射、地-气温差和感热通量等陆面热力因素的日变化特征进行了对比分析,研究了大气边界层的发展和维持衰退过程与陆面热力和动力过程的关系,发现发展过程消耗的能量要比维持衰退过程高得多,而且进入残余层后对流边界层发展对陆面热力作用更敏感,发展也更迅速.风速的动力作用对大气边界层发展也有一定的影响,尤其对冬季稳定大气边界层影响较大.极强的陆面热力作用是我国干旱区形成深厚大气边界层的主导因素. 相似文献
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沙漠绿洲陆面物理过程和地气相互作用数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
利用一个已发展的陆面物理过程参数化方案与大气边界层数值模式耦合, 模拟了半干旱区沙漠绿洲非均匀下垫面的陆面物理过程及其与大气边界层的相互作用过程, 成功地模拟了局地气候效应和地表温度、净辐射、感热和潜热通量特征并与实测资料进行了比较. 给出“绿洲效应”这一自然现象的垂直剖面上更为清晰准确和细致的结构特征, 结果表明: “绿洲效应”具有明显的“冷岛效应”和“湿岛效应”; 它表现为在绿洲区域比戈壁沙漠区域环境温度低、湿度大、湍流动能输送弱, 具有下沉气流而导致与周围戈壁沙漠区域产生水平输送环流. 这些结果对于深入了解绿洲气候的形成和绿洲的维持机理具有重要的意义. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2020,(9)
文章回顾了近年来发展的全球大气环流的三型分解理论,主要包括全球大气环流三型分解模型及全球大尺度水平型环流、经圈型环流和纬圈型环流的动力学方程组理论.与传统二维环流分解方法的对比表明:全球大气环流三型分解将垂直涡度中由水平涡旋运动与辐合辐散运动引起的垂直涡度分量有效地分解开来,也将垂直速度中的经向垂直环流与纬向垂直环流分量分解开来,为研究辐合辐散过程对垂直涡度场的演变作用及局地垂直环流的准确描述问题提供了新的方法.全球大气环流的三型分解是一种基于实际大气运动特征的三维环流分解方法,其分解后的水平型、经圈型以及纬圈型环流可分别看作是中高纬度Rossby波及低纬度Hadley和Walker环流在全球的推广.因此,新的环流分解模型及其动力学方程组为中高纬度大气环流与低纬度大气环流之间的相互作用问题研究以及全球变暖背景下大尺度环流异常演变的物理机制问题研究提供了新的理论与方法. 相似文献
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京津冀地区大气局地环流耦合效应的数值模拟 总被引：8，自引：0，他引：8
应用中尺度非静力模式MM5.V3, 采用三层双向嵌套技术, 模拟了京津冀地区不同季节温度场和风速场等边界层特征量及其变化特征. 模拟结果表明: (1) 在弱天气系统控制下, 该地区大气边界层中可同时存在海陆风、山谷风和“城市热岛”环流, 同时三者还存在明显的耦合效应; (2) 海陆风环流极盛时可深入陆地200 km左右, 山谷风环流的影响最大可覆盖北京区域内的平原地区, 而“城市热岛”环流则发生在城市中心几十公里范围内, 并对前两个环流起明显的削弱作用; (3) 三者的演化均存在日变化特征, 且前两者的相位相差约6 h左右; (4) 上述三种环流的耦合结果使一年内京津冀地区边界层环流形势大致可分成春夏型与秋冬型, 在一天内又可分为凌晨至上午的平原风和下午至深夜的山地风; (5) 上述三种环流的耦合在该地区西北部山地与平原的交接地带形成一条大致沿地形等高线走向的风场辐合带, 即所谓的污染物汇聚带. 这条水平风辐合带几乎常年存在, 其下端一直向西南方向延伸直到和另一条平行于太行山走向的水平风辐合带汇合, 从而对北京地区大气污染物的积聚与输运可能产生重要影响. 相似文献
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太湖流域位于长江入海口,地处中国沿海经济带和长江沿线内陆经济带的交汇处,是中国高度城镇化地区之一.流域汛期降水受到多重天气系统的影响,不同的天气系统带来时空分布各异的降水,给该地区城镇防洪排涝工作造成了巨大的挑战.本文基于Copula理论对太湖流域汛期洪涝风险进行研究,考虑了因降水主导因素不同所造成的流域洪涝风险的时空差异性.在时间角度,采用降水主导因素发生时间的概率分布,将汛期划分为梅汛期和台汛期;在空间角度,通过Copula函数,对研究区进行聚类划分;在此基础上,根据太湖流域防洪规划,对流域梅汛期和台汛期的洪涝风险进行分析.研究结果表明:①太湖流域的汛期划分为:6月24日7月21日为梅汛期,7月22日9月22日为台汛期;②根据各分区降水和太湖水位的联合分布函数拟合效果的优劣,在梅汛期,太湖流域被划分为P-Ⅰ区、P-Ⅱ区和P-Ⅲ区;在台汛期,整个流域的降水作为一个整体,不分区;③到2025年,太湖流域在梅汛期和台汛期出现排涝不利情境的风险概率分别为2.4%和1.1%.本文的研究方法可以为太湖流域设计暴雨的调整、洪水资源的利用以及防洪排涝实时调度的决策提供科学参考. 相似文献
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河网水质管理决策支持系统在引江济太中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
利用太湖流域河网水质管理决策支持系统（TAIHU DSS），对2000年夏季望虞河应急调水进行了技术方案比较，论证，重点对望虞河引江应急调水过程中，常熟枢纽泵站运用，望虞河东岸分流与否及望虞河立交开闸前对底水的处理等不同条件下的望虞河入湖水量，水质等进行多方案比较，为望虞河启用泵站调水、东岸适当分流，先打开蠡河船闸处理望虞河底水的方案提供了决策的技术依据，并引发了对太湖流域引江济太工作的进一步深入研究和实践，是决策支持系统在实际工作中的成功应用之一。 相似文献
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特大洪水对浅水湖泊磷的影响:以2016年太湖为例 总被引：1，自引：0，他引：1
2016年太湖发生特大洪水，水位达到历史第二，入湖水量比平均年多60.8亿m3.而从2016年开始太湖磷指标改变了2010年以来平缓下降的趋势出现回升，也就是出现所谓“磷反弹”的问题.为了研究磷反弹和特大洪水之间的关系，本研究从2016年入湖水量、水质、磷通量、水中磷存量以及磷在太湖中的迁移过程出发，对大洪水前后太湖磷的变化进行分析.结果表明：洪水期间入湖河道带来大量的磷是引起磷反弹的主要原因.由于洪水的影响，2016年磷净入湖通量比往年平均水平多出579.2 t，约达到1683.0 t.其中，两次洪水贡献极大，约占全年水平的50%（6-7月和10月的洪水分别带入580.5和268.2 t磷）.磷反弹的另一个原因在于太湖存在较高的磷滞留率，磷在入湖后很难经由出湖河道排出.从入湖后磷的归趋上看，洪水过程中高磷浓度水块尽管存在由太湖西北部向东、南部迁移的过程，但途中水体磷浓度出现显著降低（即滞留现象），导致高磷浓度水块未能到达出湖排泄区（太浦港、望虞河等）.全年净入湖磷通量中仅有小部分（205.3 t）直接引起水体磷浓度上升，而其余的大部分则滞留于底泥之中，明显高于往年水平.2016年滞留在太湖内的磷很可能破坏了往年底泥-上覆水的磷平衡，对后续水质的变化产生间接的影响. 相似文献
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太湖是太湖流域最大的调蓄水体,合理地推求太湖流域设计暴雨,对于太湖设计洪水位确定非常重要.针对近年来太湖流域变化环境造成的暴雨特性及产汇流机制的变异,采用水文水动力学模型模拟分析了现状条件下太湖流域设计暴雨控制时段及时空分布对太湖洪水位影响.结果表明,以30、60、90日为控制时段的设计雨量与太湖最高洪水位关联密切,控制时段低于30日的暴雨时程分配对太湖最高洪水位基本没有影响.当设计暴雨中心位于太湖上游区域时,模拟的太湖洪水位具有明显升高的趋势,表明太湖洪水位对上游暴雨更为敏感.分析了1999、2016、2020年暴雨为典型的设计暴雨场景,结果表明,暴雨时程分配对太湖洪水位影响显著,主雨峰位于暴雨后期的设计暴雨可以造成更高的太湖洪水位.从太湖防洪安全考虑,采用30、60、90日为控制时段,暴雨中心位于上游,且雨峰位于暴雨过程后期的设计暴雨推求太湖洪水位是合适的.建议将2016、2020年暴雨过程列入太湖设计暴雨计算的备选典型,并作进一步分析论证. 相似文献
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系统回顾了太湖流域自古以来的治水历史和经验教训，详细介绍了新中国成立后太湖治理进展和取得成就，分析 了当前流域存在的主要水问题，指出流域仍存在防洪减灾能力偏低、水资源调控能力不足、水污染严重、水资源和水环境 承载能力偏低等问题．这些问题如不能得到及时解决，将成为今后流域经济社会可持续发展的严重制约因素．在此基础 上，提出了要加快构建流域防洪减灾体系、流域水资源调控体系、流域水生态环境保护体系、流域现代化管理和调度体系 等四大体系的对策，实现太湖流域水资源“引得进、蓄得住、排得出、可调控”的目标，以太湖流域水资源可持续利用支撑 和保障流域经济社会的可持续发展． 相似文献
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太湖流域1999年特大洪水和对防洪规划的思考 总被引：11，自引：10，他引：1
１９９９年太湖流域梅雨期自６月７日入梅,历时４３ｄ,流域面平均梅雨总量６７０ｍｍ,是常年的３倍,致使流域发生了本世纪以来的特大洪水。项平均连续最大７ｄ,１５ｄ,３０ｄ,４５ｄ、６０ｄ,９０ｄ雨量均超过历史暴雨实测最大值,接近或超过了百年一遇。流域降雨空间分布南部大于北部,浙西区、湖区、杭嘉湖区和浦东、浦西区明显大于湖西区和武澄锡区。太湖最高水位达到５．０８ｍ,超达１９９１年最高历史水位０．２９ｍ。 相似文献
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望虞河引长江水入太湖水体的总磷、总氮分析 总被引：6，自引：2，他引：4
太湖流域实施的调水引流,提高了流域水资源和水环境承载能力,发挥了水利工程在改善水环境方面的综合效益,支撑了流域经济社会的可持续发展.本文在分析近年来望虞河引江水量与入湖水量及入湖水体流经太湖湖湾水体水质变化情势的基础上,分析比较了2007年以来的调水引流期间,望虞河入太湖水体总磷、总氮浓度值与太湖贡湖湾、梅梁湾、湖西及江苏省其它主要入太湖河道的总磷、总氮浓度值,并通过监测结果分析了入太湖水体总磷、可溶性总磷的衰减趋势,从而得出,长江是优质水源,调引长江水为增加太湖水环境容量、改善太湖及区域水环境状况起到了积极作用. 相似文献
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作为流域内水资源调蓄和调度的中枢,太湖的出、入湖水量格局随着一系列工程、非工程措施的实施已然改变.基于1986-2017年近30年的环湖出、入湖水量资料,采用Mann-Kendall趋势检验法、突变检验法和滑动t检验法,对环湖及地区出、入湖水量变化进行了定性、定量研究,并讨论了产生变化的可能原因.结果表明:1986-2017年,环湖年入湖水量增加趋势显著,在20世纪90年代后期突变增加,年出湖水量增加趋势显著,在21世纪初后期突变增加;多年平均年入湖总量突变后较突变前增加了29.66亿m3,多年平均年出湖总量增加了18.63亿m3;江苏入湖水量增长率、增长贡献率分别为53%和84%,出湖水量增长率、增长贡献率分别为31%和48%;浙江入湖水量增长率、增长贡献率无明显改变,出湖水量增长率、增长贡献率分别为26%和31%;望虞河出入湖增长率最大,但增长贡献率不大;太浦河出湖增长率、增长贡献率无明显变化;出、入湖水量的变化抬升了太湖年平均水位和年最低水位,对年最高水位影响较小;水利工程调度对出、入湖水量的影响逐渐占据主导作用. 相似文献