亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于MIKE11的長江上游一維水動力學(xué)模型研究

        2014-04-26 14:42:52閆龍
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年13期

        摘 要:金沙江下游梯級水電站的建設(shè),對長江上游珍稀特有魚類保護(hù)區(qū)內(nèi)魚類的繁殖生境產(chǎn)生巨大影響。文章運(yùn)用MIKE11軟件構(gòu)建了長江上游宜賓-朱沱江段一維水動力模型,并利用2007年日序列水文站水文數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)率定,結(jié)果表明,模型在率定和驗(yàn)證期模擬效果良好。利用模型輸出結(jié)果對建模江段的水動力特征進(jìn)行評價,以期為保護(hù)區(qū)魚類棲息地研究和保護(hù)提依據(jù)。

        關(guān)鍵詞:長江上游;MIKE11;水動力模型;水動力特征評價

        1 研究背景

        長江上游珍稀特有魚類保護(hù)區(qū)始建于1994年,最早為宜賓市珍稀魚類保護(hù)區(qū),2000年經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)晉升為國家級保護(hù)區(qū)。2005年,由于金沙江一期工程范圍涉及保護(hù)區(qū)核心區(qū),故對保護(hù)區(qū)進(jìn)行了范圍和功能區(qū)調(diào)整,并更名為“長江上游珍稀特有魚類國家級自然保護(hù)區(qū)”。保護(hù)區(qū)具體范圍:由向家壩開始,下游延伸至重慶松溉溪,支流赤水河干流和部分支流、岷江下游和越溪河支流,以及南廣河、長寧河、沱江和永寧河河口區(qū)河段。其中長江干流部分長364.56km;赤水河干支流628.23km,其中干流436.5km,上游河源支流191.73km;納入保護(hù)區(qū)的其它長江一級支流總長度為147.32km (包括岷江、沱江、南廣河、永寧河、長寧河)(見圖1)。主要保護(hù)對象包括白鱘、達(dá)氏鱘、胭脂魚三種珍稀魚類和圓口銅魚、裂腹魚、白甲魚等66種特有魚類,占長江特有魚類的44%,具有生物多樣性的典型代表意義。

        水庫大壩的修建將河流攔腰截?cái)?,大壩尤其是梯級電站?lián)合運(yùn)營后巨大的調(diào)度功能對河流的徑流起到巨大的調(diào)節(jié)作用,改變了下游天然的水文循環(huán)和泥沙輸送過程。水沙變異破壞了河流原有的平衡,引起下游河道河床演變:河道沖刷、河床粗化、河床整體下切、灘槽演化、側(cè)向沖蝕和河道擺動等。而河床地形是決定魚類產(chǎn)卵場條件和水文條件的首要因素,河床形態(tài)決定了流速場特征,影響著流速,并在某種程度上決定水流對河床的沖刷進(jìn)而影響著河床質(zhì)的組成。因此,對保護(hù)區(qū)江段進(jìn)行一維水動力模擬,能夠?yàn)榉治龊哟惭葑儗ΡWo(hù)區(qū)典型魚類生境的影響提供依據(jù),也能為今后進(jìn)行局部江段二維、三維模擬提供給邊界條件。

        圖1 長江上游保護(hù)區(qū)調(diào)整后功能區(qū)劃圖[1]

        2 MIKE11一維水動力模型

        2.1 模型原理及基本方程

        MIKE11水動力(HD)模型包含Muskingum和Muskingum-Cunge方法用于簡化的河道演算,可自動匹配次臨界流和超臨界流計(jì)算,可模擬多種水工建筑物的操作。一維水動力模型的基本方程采用Saint-Venant方程組,其離散采用Abbott六點(diǎn)隱式格式,可在相當(dāng)大的Courant數(shù)下保持計(jì)算穩(wěn)定。其數(shù)值計(jì)算采用傳統(tǒng)的追趕法,該離散格式在每一個網(wǎng)格點(diǎn)并不同時計(jì)算水位和流量,而是按順序交替計(jì)算[2]。

        MIKE11一維水動力模型控制方程如下:

        式中,Q為流量(m3/s);A為過水?dāng)嗝婷娣e(m2);q為區(qū)間入流或分流量(m2/s);?琢為動量分布系數(shù);h為水位;C為謝才系數(shù);R為水力半徑。

        2.2 計(jì)算區(qū)域與斷面提取

        根據(jù)收集到的地形資料,為長江上游水文水資源勘測局2005年1月全站儀配合電子平板數(shù)字化測圖,采用1954年北京坐標(biāo)系,1985年國家高程基準(zhǔn),等高距為5.0m。地形資料比例尺為1:5000,斷面間距約為100m,每個斷面上測點(diǎn)間距約為40m。數(shù)據(jù)范圍從保護(hù)區(qū)上游的宜賓(岷江入口處)至朱沱約234km江段。斷面的提取位置參考危起偉通過考察所確定的107處產(chǎn)卵場中心坐標(biāo)[3],通過對第二章所確定的代表性魚類的產(chǎn)卵場中心點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),共獲取30個代表性魚類產(chǎn)卵場中心坐標(biāo)。其余斷面的間距約為1km,其中在彎道、江心洲處斷面適當(dāng)加密;在無產(chǎn)卵場的順直微彎河道,斷面剖面較為相似,故所選間距較大,一般間距為1.5km左右;而在支流入?yún)R和有水文站點(diǎn)的地方均設(shè)斷面。最終在宜賓-朱沱江段選取183個斷面。

        考慮到設(shè)定的上游邊界水文站為屏山站,而且屏山-宜賓江段長約65km的河道為金沙江下游深切河曲,氣候、地形條件幾乎未改變,故通過搜集到的60年代數(shù)字化的航道圖,通過tecplot生成2D圖形,然后切剖面獲得了31個斷面。

        故一維模型的計(jì)算區(qū)域?yàn)槠辽?朱沱江段,長約298.125km。共設(shè)立214個斷面。

        2.3 邊界條件

        上邊界選擇屏山水文站,采用屏山水文站的日流量過程;下邊界選擇朱沱水位站,采用朱沱水位站的日水位過程。中間支流入?yún)R以“點(diǎn)源”計(jì),綜合考慮各支流徑流量大小、洪水特點(diǎn)及支流洪水與干流洪水的關(guān)系,以及實(shí)測水文資料的限制,設(shè)置橫江、岷江、南廣河、沱江、赤水河五條支流入?yún)R。在研究河段分布有若干水文站,除上邊界屏山水文站和下邊界朱沱水位站,中間還有宜賓水位站、李莊水位站、瀘州水位站和合江水位站四個水位站點(diǎn)。模型邊界及水文站點(diǎn)、支流入?yún)R里程表見表1。

        表1 模型邊界及水文站點(diǎn)、支流入?yún)R里程表

        2.4 模型率定與驗(yàn)證

        文章中MIKE11水動力模型的率定主要是通過對河床糙率(Bed Resiet)n進(jìn)行調(diào)參。文章通過對收集干流水文站的水文數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,并對相應(yīng)支流的實(shí)測水文資料提相應(yīng)的日平均流量過程。對水動力學(xué)數(shù)學(xué)模型采用數(shù)據(jù)最全的2007年的實(shí)測日平均水位流量過程進(jìn)行率定。

        將支流的入?yún)R視為點(diǎn)源處理時,由于已搜集到2007年五條支流匯入干流前各自的控制水文站的實(shí)測日平均流量過程,因此直接使用該流量過程為源項(xiàng)。率定后計(jì)算得到的水位及流量過程和實(shí)測資料符合較好。

        對河道一維數(shù)學(xué)模型而言,對模型的率定主要是率定河道阻力,或者說是河道的沿程水位。對2007年的流量過程進(jìn)行的數(shù)值模擬表明,洪水期和枯水期河道具有不同的糙率,一般洪水期河道糙率較小而枯水期河道糙率較大??菟坏母叩蛯φ湎∷鷦游锉Wo(hù)十分重要。為使數(shù)學(xué)模型能統(tǒng)一適用于洪水期和枯水期,在進(jìn)行模型率定時,利用MIKE11軟件的功能,將每一過水?dāng)嗝嫜厮罘较蚍譃槿齻€部分,從下往上糙率逐步減小。采用以上處理后使用2007年金沙江干流徑流過程,從下游往上游對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分段率定。結(jié)果表明:屏山~宜賓河段河道糙率一般大于0.058;宜賓~瀘州河段糙率一般大于0.046;瀘州~朱沱河段糙率一般大于0.035。

        圖2為長江干流相應(yīng)水文站的計(jì)算水位和實(shí)測資料的比較。從圖可知,在合江和李莊站計(jì)算得到的水位和實(shí)測結(jié)果符合均較好;在宜賓和瀘州站,非汛期水位符合較好,而汛期的計(jì)算結(jié)果和實(shí)測結(jié)果有一定差別,差別主要出現(xiàn)在幾次洪峰值,計(jì)算得到的水位略高。這可能與支流入?yún)R有關(guān),瀘州和宜賓分別對應(yīng)沱江和岷江入?yún)R,而這兩個支流入?yún)R的控制站均離入?yún)R口有一定距離,所套用的水位流量關(guān)系存在相對誤差。

        總體上看,文章建立的水動力學(xué)數(shù)學(xué)模型經(jīng)率定后,模擬得到的水位實(shí)測資料符合較好,本模型用于本河段的水動力學(xué)模擬是可靠的。

        3 數(shù)據(jù)分析

        3.1 深泓線

        河道中生物的多樣性的維持、水生動物的生活和繁衍均需要河道內(nèi)流量和水位保持一定的變幅。流量的改變導(dǎo)致水位變化,水流流速和河寬(近岸區(qū)域)也會隨之變化。水位的變幅是影響水生生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的重要因素。圖3給出了數(shù)值模擬得到的長江上游宜賓-朱沱江段深泓線及在2007年沿程所能達(dá)到的最高和最低水位。

        圖3 長江上游宜賓-朱沱江段深泓線及最高最低水位示意圖

        3.2 斷面平均流速

        河道水流的流速,尤其是魚類繁殖期間的流速對魚類生活十分重要。宜賓-朱沱江段位于長江上游保護(hù)區(qū)內(nèi),是眾多珍稀、特有魚類的重要棲息地。其中,四大家魚魚卵安全漂浮所需最小斷面平均流速約為0.25m/s[4];達(dá)氏鱘的產(chǎn)卵場位置一般在主河道的礫石灘上,流速1.2-1.5m/s[5]。因此,獲取斷面的平均流速對于分析保護(hù)區(qū)內(nèi)魚類棲息地特征具有重要意義。保護(hù)區(qū)內(nèi)產(chǎn)粘沉性卵魚類產(chǎn)卵期一般在3-4月,產(chǎn)漂流性卵魚類產(chǎn)卵期一般在5-6月為產(chǎn)卵高峰期。文章通過對2007年不同產(chǎn)卵類型的魚類產(chǎn)卵期的斷面平均流速進(jìn)行統(tǒng)計(jì),以10km的江段為單位,計(jì)算得到了各江段在不同產(chǎn)卵期的斷面平均流速(圖4)。

        圖4 長江上游宜賓-朱沱江不同產(chǎn)卵期斷面平均流速

        3.3 斷面平均河寬

        河寬體現(xiàn)了某個特定流量下的斷面寬度,而不同水位下的河寬隨著斷面的形態(tài)有著不同的變化趨勢,也反映了斷面近岸區(qū)的分布范圍。河流近岸區(qū)是河流靠近岸邊、水深相對較淺、流速相對較小、水溫、光照、水生生物分布都有其特性的水域。產(chǎn)粘性卵魚類的繁殖往往在近岸區(qū),而魚類早期發(fā)育階段幼魚的索餌往往也在近岸區(qū),成魚的索餌場也往往在近岸區(qū),近岸區(qū)可與河流生態(tài)系統(tǒng)的若干關(guān)鍵過程建立起聯(lián)系。分析斷面不同時期斷面平均河寬有助于對近岸區(qū)的研究提供一定借鑒意義。圖5為研究區(qū)域不同產(chǎn)卵期斷面平均河寬。

        圖5 長江上游宜賓-朱沱江不同產(chǎn)卵期斷面平均河寬

        4 結(jié)束語

        文章建立了長江上游保護(hù)區(qū)宜賓-朱沱江段一維水動力學(xué)模型,并對模型進(jìn)行了率定和驗(yàn)證,結(jié)果表明,模型模擬得到的水位實(shí)測資料符合較好,本模型用于本河段的水動力學(xué)模擬是可靠的。通過對河段內(nèi)深泓線、斷面平均流速、斷面平均河寬進(jìn)行分析,為進(jìn)行保護(hù)區(qū)內(nèi)魚類棲息地生境特征的研究提供了依據(jù)和基礎(chǔ)。

        參考文獻(xiàn)

        [1]中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.長江上游珍稀、特有魚類國家級自然保護(hù)區(qū)綜合考察報(bào)告[R].北京:中華人民共和國農(nóng)業(yè)部,2004.

        [2]徐祖信,盧士強(qiáng),林衛(wèi)青.蘇州河干流防洪水位的數(shù)值計(jì)算[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2006,34(2).

        [3]危起偉.長江上游珍稀特有魚類國家級自然保護(hù)區(qū)科學(xué)考察報(bào)告[R].北京:科學(xué)出版社,2012.

        [4]唐明英,黃德林.草,青,鰱,鳙魚卵水力學(xué)特性試驗(yàn)及其在三峽庫區(qū)孵化條件初步預(yù)測[J].水利漁業(yè),1989(4):26-30.

        [5]四川省長江水產(chǎn)資源調(diào)查組.長江鱘魚類生物學(xué)及人工繁殖研究[M].四川科技出版社,1988.

        作者簡介:閆龍(1987-),男,湖北襄陽人,碩士研究生,主要從事生態(tài)水力學(xué)研究。

        免费观看国产激情视频在线观看| 精品88久久久久88久久久| 国产精品久久久久…| 亚洲女同恋中文一区二区| 中文字幕人妻饥渴浪妇| 免费人成网ww555kkk在线| 中文字幕第1页中文字幕在| 国产精品不卡在线视频| 亚洲一二三区免费视频| 在线涩涩免费观看国产精品| 国产日韩欧美在线| 国产精品国产三级厂七| 超级乱淫片国语对白免费视频| 十八18禁国产精品www| 香蕉网站在线| 国产精品亚洲一区二区三区妖精| 蜜臀一区二区三区精品| 白天躁晚上躁麻豆视频| 麻豆国产av尤物网站尤物| 国产自拍精品在线视频| 国产精品高清一区二区三区不卡| 成熟人妻av无码专区| 无码熟妇人妻AV不卡| 在线免费观看蜜桃视频| 人妻少妇偷人精品无码| 欧美一级色图| 久久人妻精品中文字幕一区二区 | 人妻中文字幕在线网站| 国内a∨免费播放| 精品亚洲一区二区99| 久久精品亚洲熟女av麻豆| 9 9久热re在线精品视频| av一区无码不卡毛片| 风间由美中文字幕在线| 五月av综合av国产av| 日韩精品一区二区三区在线观看| 精品黑人一区二区三区| 亚洲一区二区三区特色视频| 免费无码一区二区三区蜜桃大| 91精品91| 精品亚洲一区中文字幕精品|