基于EFDC模型的鄱阳湖水利枢纽工程对湖泊流场的影响分析

摘要

鄱阳湖是我国最大的淡水湖，具有调蓄洪水和保护生物多样性等生态功能。但近年来，鄱阳湖出现水量不足、湿地退化、水质恶化、等生态问题，引起了各方高度重视，鄱阳湖水利枢纽的构建则再次引起热议。然而构建水利枢纽工程势必影响自然状态下鄱阳湖的水文、水动力。其中，湖流是重要的动力学指标，它决定着湖中各类物质输移和扩散，影响着一系列的人类活动。所以本文通过构建鄱阳湖二维水动力模型，在鄱阳湖水利枢纽拟定的调度方案下，通过模拟对丰、平、枯典型年份的流速、流向、基本湖流格局及局部湖流进行了有枢纽与无枢纽状态下的比较，由此分析出鄱阳湖水利枢纽工程对湖泊流场的影响，为枢纽的建立可供科学依据。研究结果如下：
　　（1）通过对2010（丰水）年、2000（平水）年和2004（枯水）年三个年份重要区域有无枢纽平均流速的模拟发现，丰水年，枢纽工程对湖泊流速的影响最小，对入江河道与主湖区的影响作用大于两个国家级自然保护区。平水年，枢纽工程对鄱阳湖流速的影响强于对丰水年型流速的影响，入江河道流速减小，鄱阳湖南矶山湿地国家级自然保护区流速增大。枯水年，枢纽对鄱阳湖流速的影响是最大的，各调度期不同地方的流速变化不同。
　　（2）为了研究鄱阳湖水利枢纽工程对流向的影响，分析了不同调度期三个典型年份有无枢纽的平均流向。结果显示，在各个调度期中，三峡蓄水期、补偿期和低枯水期的流向变化较明显。鄱阳湖水利枢纽对流向影响最大的年型是2004年，其次为2000年，对2010年的影响最小。另外，选取了调度期的开始日期进行有无枢纽的对比，发现枢纽蓄水期与低枯水期流向变化最明显。
　　（3）鄱阳湖水利枢纽工程水位调度的实施，会改变湖泊的基本湖流特征。自然状态下的倒灌型湖流和顶托型湖流由回流型湖流和排水型湖流代替。无枢纽状态下鄱阳湖湖流以重力型为主，其次为顶托型，倒灌型最少；有枢纽状态下，重力型+排水型湖流有所减少，其中以枯水年为最；顶托型+蓄水型湖流有所增加，也以枯水年为最；枯水年型的倒灌由无枢纽的14d减少到8d。由于蓄水，有枢纽时2000年和2010年分别发生了11d和12d回流。
　　（4）在基本湖流特征受到鄱阳湖水利枢纽工程影响的同时，局部湖流也发生了相应的变化。通过对丰、平、枯年型下鄱阳湖不同湖区的局部流场中的5种特征进行统计分析，得出：在无枢纽状态下，松门山南部的顺时针环流场、汉池湖附近的回流场和汉池湖附近的反时针半环流场发生的次数相对较多，其中以汉池湖附近的反时针半环流场为最多；在有枢纽状态下，松门山南部的顺时针环流场和汉池湖附近的回流场均有所减少，其中以枯水年2004年减少比较明显；而松门山南部的反时针环流场、主湖区的局部回流场和汉池湖附近的反时针半环流场则有所增加，尤其是在枯水年份的2004年。

目录

声明

1 绪 论

1.1研究背景及研究意义

1.2研究内容

1.3 国内外研究进展

1.3.1 EFDC模型模拟运用进展

1.3.2鄱阳湖水利枢纽工程研究进展

1.3.3湖流研究进展

1.4 研究方法和技术路线

2 研究区概况与鄱阳湖水利枢纽工程简介

2.1 研究区概况

2.2 鄱阳湖水利枢纽工程简介

3模型的构建与典型年份的选择

3.1 鄱阳湖二维水动力模型的构建

3.1.1 EFDC模型简介

3.1.2模型的建立

3.1.3模型的率定与验证

3.2 典型丰、平、枯水文年型的选择

4 模拟结果分析

4.1 鄱阳湖水利枢纽工程对典型年份流速的影响

4.1.1丰水年年份下不同调度时期平均流速的变化

4.1.2平水年年份下不同调度时期平均流速的变化

4.1.3枯水年年份下不同调度时期平均流速的变化

4.2 鄱阳湖水利枢纽工程对典型年份流向的影响

4.2.1丰水年年份下不同调度时期平均流向的变化

4.2.2 平水年年份下不同调度时期平均流向的变化

4.2.3枯水年年份下不同调度时期平均流向的变化

4.2.4不同调度期无/有枢纽状态下的流向对比

4.3鄱阳湖水利枢纽工程对典型年份湖流形态的影响

4.3.1对典型年份基本湖流特征的影响

4.3.2对典型年份湖泊局部湖流的影响

5 结语

参考文献

附录一（图目录）

附录二(表目录)

致谢

在读期间公开发表论文（著）及科研情况