基于三维水质-水动力模型的抚仙湖TMDL研究

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湖泊水动力模型研究进展

湖泊水动力模型研究进展湖泊是流域水资源的重要组成部分，也是生态系统的重要组成结构。

为了研究湖泊的水动力模型，需要考虑湖泊内部环境的特点和外界的影响。

本文将综述湖泊水动力模型研究的进展，包括湖泊降解、湖泊流动和湖泊水温与环境因素等内容。

湖泊降解模型湖泊水质降解现象是湖泊环境保护的重要问题。

湖泊水动力模型能够通过对湖泊内部流态的模拟，来分析湖泊水质的变化趋势，预测湖泊的寿命，进而保护湖泊生态环境。

目前，湖泊降解模型主要分为两类：基于物理模型和基于统计模型。

基于物理模型的湖泊降解模型是根据流体力学理论和质量守恒原理建立的，能够模拟湖泊内部的物理、化学和生物过程。

常用的物理模型包括三维流体力学模型、二维模型和一维模型。

三维流体力学模型是最精细的湖泊模型，能够描述湖泊内部流态的三维分布和变化规律。

但是，该模型需要大量计算资源和数据支持，且参数调整难度大。

二维模型和一维模型相对简单，通常用于对湖泊内部水质变化的长期影响进行模拟和预测。

基于统计模型的湖泊降解模型主要利用时间序列分析方法和支持向量机等机器学习算法进行湖泊水质降解的预测和模拟。

这种模型需要大量数据支持，适用于数据丰富的湖泊环境，但是精度相对较低。

湖泊内部流态受到湖泊地形、环境因素、湖岸边界条件等因素的影响。

为了研究湖泊流动过程，需要以湖泊流场为基础，分析湖泊生态环境变化原因和流态特征。

目前，湖泊流动模型主要分为宏观模型和微观模型两类。

宏观模型是考虑湖泊流场宏观特征的模型，通常采用二维混合层流模型和二纬湍流模型两种方法。

模型能够较全面地反映湖泊整体的流场情况，适用于湖泊水位、流量等主要参数已知的情况下。

微观模型是考虑湖泊流场微观特征的模型，通常采用CFD等计算流体力学方法进行模拟。

该模型能够精细描述湖泊内部发生的微观流动过程，对湖泊寿命预测、水质降解模型等均具有重要的研究意义。

湖泊水温与环境因素湖泊水温变化与环境因素密切相关，同样也是湖泊环境保护的重要问题。

IWIND-LR模型在抚仙湖水位模拟中的应用

IWIND-LR模型在抚仙湖水位模拟中的应用张月霞;谢骏【摘要】根据抚仙湖流域的地形、水文条件和实测资料,利用IWIND-LR模型,模拟了抚仙湖的水位变化过程.结果表明,IWIND-LR模型能较好地模拟抚仙湖的水位过程,模拟误差在可接受范围内,模拟结果可为抚仙湖的水位控制提供参考,并将为下一步抚仙湖水质模拟提供前提条件.【期刊名称】《环境科学导刊》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】6页(P46-51)【关键词】IWIND-LR模型;高原湖泊;水位模拟;抚仙湖【作者】张月霞;谢骏【作者单位】云南省环境科学研究院,云南高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室,云南昆明 650034;云南省环境科学研究院,云南高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室,云南昆明 650034【正文语种】中文【中图分类】X87抚仙湖是我国最大的深水型淡水湖泊，是云南高原湖泊中蓄水量最大的湖泊，确保其优良的水质和稳定的水位对整个流域的发展至关重要。

随着人口增长和经济的发展，抚仙湖出现了不同程度的水环境问题，主要问题有：湖泊局部水域水质呈下降趋势，水位持续下降，流域污染负荷增大，水土流失依然严重，水资源管理有待加强。

目前，针对抚仙湖的综合治理规划或计划方案所依据的基础资料和数据既不系统也不全面，或者所依据的基础数据过于陈旧；湖泊水动力学特征、水环境演变机理、富营养化发展趋势预测等方面的研究亟待加强，区域水环境问题的原因有待进一步研究。

因此，本文采用IWIND-LR模型中的水动力模块开展抚仙湖的水位模拟，旨在探明抚仙湖的水量和水位变化规律，以期为下一步抚仙湖水质模拟提供基础数据，为抚仙湖的实际应用管理工作提供支撑。

1 研究区域概况1.1 地理位置与湖泊形态抚仙湖位于云南省玉溪市境内，居滇中盆地中心，距昆明市东南60 km处，流域地跨澄江、江川和华宁三县[1]。

地理位置为北纬24°21′28″～24°38′00″，东经102°49′12″～102°57′26″。

湖泊水动力模型研究进展

湖泊水动力模型研究进展湖泊是地球上重要的水域资源，对于人类生存和经济发展起着至关重要的作用。

而湖泊水动力学模型的研究正是为了更好地理解湖泊的水文环境特征、水体运动规律及其对生态环境的影响，从而为湖泊环境管理、生态保护和资源利用提供有效的科学依据和技术支持。

近年来，湖泊水动力学模型研究取得了不少进展，本文将从湖泊水动力学模型的基本原理、现有研究方法和技术进展等方面进行综述，以期为相关研究和应用提供一定的参考和借鉴。

一、湖泊水动力学模型的基本原理湖泊水动力学模型的研究基于流体运动的基本原理和湖泊水文环境的复杂特征，主要包括湖泊水文环境特征的描述、水体运动的数学描述和模拟、湖泊环境变化的预测和评估等内容。

具体来说，湖泊水动力学模型通过对湖泊水文环境的参数化和建模，描述和分析水体的运动、混合和输运过程，从而揭示湖泊水体的运动规律、水质变化规律及其与环境因素的相互作用关系。

在湖泊水动力学模型研究中，常用的基本原理和方法包括：①连续介质力学原理，即将湖泊水体视为连续的物质介质，描述其运动和变形的力学规律。

②流体动力学理论，即应用非定常流体动力学方程描述湖泊水体的运动和混合过程，如连续方程、动量方程、能量方程等。

③湖泊动力学模型的数学表示，即通过建立数学方程和模型对湖泊水体的运动、输运和变化进行描述和分析。

这些基本原理和方法构成了湖泊水动力学模型研究的基础，在实际研究和应用中具有重要的理论和方法价值。

二、湖泊水动力模型的研究方法与技术进展1. 观测与实验技术的进步湖泊水动力学模型的研究离不开对湖泊水文环境参数的观测和获取，而随着观测与实验技术的不断进步，湖泊水文环境参数的探测、监测与实验测量手段也得到了较大的提高。

传统的湖泊水文环境参数观测手段包括水文测站观测、水文航空遥感、传统浮标观测等，这些手段可以获取湖泊水文环境参数的基本信息。

而近年来，随着遥感技术、水生态监测与生物传感技术的进步，越来越多的新观测与实验技术被应用于湖泊水动力学模型研究中，如多波段遥感影像获取湖泊水体温度、叶绿素含量等信息、水声技术获取水体反射率、声速等参数、生物传感技术获取湖泊水生态系统信息等。

基于虚拟现实的3D水动力学模拟技术研究

基于虚拟现实的3D水动力学模拟技术研究虚拟现实（Virtual Reality，VR）已经成为了近年来科技领域的热门话题，其已经被应用于许多不同的领域之中，其中最为明显的便是游戏和电影行业。

但是除此之外，它还有许多其他的应用，例如医学、教育、建筑和水动力学等领域。

本文将着重讨论基于虚拟现实的3D水动力学模拟技术研究。

水动力学是一门研究水在运动中的力学原理的学科，它可以解决许多关于自然环境的问题，例如洪涝、海啸和河道流动等。

其应用于河流、湖泊和海洋水文学的领域之中。

而基于虚拟现实的3D水动力学模拟技术能够帮助科学家更好地模拟这些问题并提供更加准确的解决方案。

目前，仍然有许多相关领域需要进行研究和探索，例如虚拟现实的3D场景渲染技术、水动力学仿真模型的建立和研究、以及虚拟现实技术和水动力学模拟技术的深度融合等。

首先，虚拟现实的3D场景渲染技术是目前研究的重点之一。

基于虚拟现实技术的水动力学模拟需要进行大量的场景渲染，才可以呈现出更加真实的效果。

因此，研究如何更好地渲染3D场景成为了当前研究的重点之一。

通过对于多种不同的3D场景渲染技术进行了研究和分析，科学家们已经可以制作出逼真的场景，这些场景可以用于船舶、潜水器甚至是海豹等的模拟训练。

其次，水动力学仿真模型的建立和研究也是非常重要的。

在研究过程中，科学家们需要对现实中的水流进行研究，研究方法基于数值方法，将现实中的情况转化成为一个数学模型，在模拟中进行解决，最终呈现出相应水动力学现象的结果。

这种方法能够将水动力学现象的特征更加有效地表达出来。

因此，基于虚拟现实技术的水动力学模拟需要建立起真实的数学模型，使得其结果更加准确，能够真实反应出现实水流的运动形态。

最后，虚拟现实技术和水动力学模拟技术的深度融合也是未来需要探索的。

虚拟现实技术可以为水动力学的模拟提供更加真实的场景，同时，水动力学的模拟也可以为虚拟现实技术提供更加真实的模拟场景和数据。

因此，将虚拟现实技术和水动力学模拟技术进行深度融合将会在未来的研究中变得更加重要。

浅水型富营养化水库三维水动力及水质数值模拟研究与应用

浅水型富营养化水库三维水动力及水质数值模拟研究与
应用
首先，三维水动力模拟是指通过数学模型来模拟和分析水库内水体的
流动情况。

这些模拟可以提供有关水流速度、水面高度、湍流等参数的详
细信息。

通过对水流动力学规律的研究，可以更好地了解水库内水体的运
动特性，并预测可能出现的问题，如水库内的漩涡、死水区等。

此外，三
维水动力模拟还可以帮助优化水库的设计和管理，例如改善水体的对流换热，提高水华水体混合等。

应用方面，三维水动力及水质数值模拟研究可以为浅水型富营养化水
库的管理和保护提供重要的科学依据。

根据模拟结果，可以制定相应的管
理措施，如合理排放和控制入湖污染物、优化水库的水深和水剖面等。

此外，模拟结果还可以用于评估不同管理措施的效果，以及制定相应的修复
策略。

通过模拟研究和应用，可以更好地了解和管理浅水型富营养化水库，保护水质，维护水体生态系统的稳定性。

总之，浅水型富营养化水库的三维水动力及水质数值模拟研究与应用
具有重要意义。

通过这些模拟，可以更好地了解和分析水库内水体的运动
规律和水质状况，为水库的管理和保护提供科学依据，保护水质和维护水
体生态系统的稳定性。

湖泊三维水动力—水温耦合模型及其应用研究

湖泊三维水动力—水温耦合模型及其应用研究康玲;靖争【摘要】水温是湖库科学研究中的重要环境因子之一,是认识水体各种理化生现象和动力过程的基础.水温很大程度由太阳辐射决定,最新研究成果表明水体与床体的热交换收支对浅水湖泊垂向水温分布也有很大影响.研究湖泊热循环规律,选择合适的水气热交换计算方法,通过联立CE-QUAL-W2底部热交换模型方程和一种改进的床体热平衡方程求得水体-床体热通量.基于σ坐标变换和相关定解条件建立三维水动力学-水温耦合模型,采用有限差分法对模型方程进行求解.以武汉市东湖为研究对象,根据东湖1978年7月的定点观测资料进行水温模拟,探究东湖水温月变化、日变化过程.【期刊名称】《中国水利》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】5页(P22-25,21)【关键词】水动力模型;水温模型;水体-床体热交换;数值解法【作者】康玲;靖争【作者单位】华中科技大学水电与数字化工程学院,430074,武汉;华中科技大学水电与数字化工程学院,430074,武汉【正文语种】中文【中图分类】TV143湖泊是重要的城市水体形态，具有调蓄雨水、维持生物多样性、美化环境等功能。

水温是影响水生动植物生长、繁衍和迁徙的重要因素之一。

然而，随着气候变化和城市化等多因素影响，湖泊的增温极大地改变了水生生物的习性、活动规律和代谢强度，从而影响到水生生物的分布和生长繁殖。

因此，对湖泊热学机理的正确认识和水温时空变化过程的准确预测是解决上述问题的关键。

深水型湖库的水温分布是众多学者研究的焦点之一。

最新研究成果表明，浅水湖泊也可能出现持续数日甚至更久的热力分层现象。

湖泊出现明显热分层会造成一系列生态响应，如湖流分层流动、表底层水质浓度差异、种群结构及富营养化过程发生变化。

对湖泊热循环机理及热分层规律的准确认识，有助于更好地理解水体的物理、化学和生物过程，为改善湖泊水环境提供技术支撑。

由于水体与床体的热交换通常远小于水气界面的热交换，在模型中通常被忽略。

湖泊水动力模型研究进展

湖泊水动力模型研究进展湖泊是地球上最重要的淡水资源之一，同时也是重要的生态系统和文化遗产。

然而，湖泊水动力学复杂，易受人类活动和气候变化的影响，因此需要开展水动力模型研究以预测和管理湖泊生态系统的演变。

随着计算机技术的发展和数值模拟方法的不断提高，水动力模型在湖泊研究中得到广泛应用。

早期的水动力模型主要是基于湖泊的水平和垂直剖面平均参数建立的二维和三维模型，其中包括了湖泊的水深、水温、盐度和流速等参数。

这些模型主要用于湖泊水流和水体温度、盐度和水质等方面的研究，早期的模型具有精度较低的缺点，难以满足大多数湖泊研究的需要。

近年来，通过采用高精度的三维数值模拟方法，湖泊水动力学模型的精度已大大提高，可以更好地描述湖泊水动力学过程。

三维湖泊水动力学模型不仅考虑湖泊的水平和垂直流动，还能够准确描述湖泊的湍流结构和湖泊的物理和生态过程。

对于水动力模型的改进和发展，也有一些新的研究方向。

大部分湖泊的流量和波浪都是由风和湖泊的地形形状主导的。

研究表明，湖泊表面风场和气氛边界层的影响，是建立三维湖泊水动力学模型的重要因素之一。

因此，研究人员开始利用气象模型和数值风场模拟器，通过在数值湖泊模型中输入风场数据来改进湖泊水动力学模型。

湖泊水动力学模型还可以与沉积物模型相结合，以模拟湖泊的沉积物输运、沉积和再悬浮过程。

在三维水动力模型中增加了沉积物输运的过程，并融合沉积物和水动力学的过程。

当湖泊水动力学发生变化时，沉积物就会相应地发生变化。

基于湖泊的物理和生态特征，可以建立流域水动力-生态过程耦合模型，探讨流域内的陆地和湖泊生态系统之间的相互作用，为湖泊的管理提供生态意识和生态模拟支持。

总的来说，湖泊水动力学模型的不断发展，使得我们能够更加深入地了解湖泊水文和生态系统的复杂性，并对湖泊进行更好的保护和管理。

未来的研究方向将致力于继续提高湖泊水动力学模型的精度和实用性，以更好地解决针对湖泊生态系统和环境管理的实际问题。

湖泊水动力模型研究进展

湖泊水动力模型研究进展湖泊水动力模型是研究湖泊水体运动和水质变化的重要工具。

随着计算机技术的发展和相关研究的深入，湖泊水动力模型的研究取得了较大的进展。

下面将介绍湖泊水动力模型研究的主要进展。

湖泊水动力模型在数学理论和计算方法上取得了重要的突破。

传统的湖泊水动力模型主要基于二维水动力方程和输运方程，但由于湖泊的复杂形状和环境变化，这种模型往往难以准确地模拟湖泊的水动力过程。

近年来，学者们提出了基于三维水动力方程和输运方程的湖泊水动力模型，能够更准确地模拟湖泊的水流和水质变化。

湖泊水动力模型在湖泊生态系统研究和管理中的应用也取得了显著的进展。

湖泊是重要的生态系统，其水动力过程对湖泊生态环境的稳定和水质状态的变化起着重要作用。

通过建立湖泊水动力模型，可以模拟湖泊水体中沉积物、营养物和有机物的输运和分布，研究湖泊的水质变化和富营养化问题，为湖泊环境保护和水资源管理提供科学依据。

湖泊水动力模型在灾害预测和管理中的应用也得到了广泛关注。

湖泊水动力模型可以预测湖泊中的洪水、暴雨和台风等灾害事件的发生和变化过程，为灾害预警和应急管理提供支持。

湖泊水动力模型可以模拟湖泊中的径流过程，预测湖泊水位的变化和洪水的扩展范围，提前采取相应的措施来减轻灾害的影响。

湖泊水动力模型的参数识别和模拟结果验证也是研究的重要内容。

湖泊水动力模型的参数识别是确定模型参数的过程，需要采集湖泊的水文、水质和水动力数据，并通过参数优化算法确定最佳的参数值。

模拟结果验证是比较模拟结果与实际观测数据的一致性，评估模型的可靠性和适用性。

湖泊水动力模型的研究进展为湖泊水动力过程的理解和湖泊管理提供了重要的支持。

未来的研究可以进一步完善湖泊水动力模型的数学理论和计算方法，加强湖泊水动力模型与湖泊生态系统研究和灾害管理的整合，提高模型的准确性和可靠性，为湖泊的环境保护和可持续发展提供科学依据。

湖泊水动力模型研究进展

湖泊水动力模型研究进展湖泊水动力模型是对湖泊中水流、水位、水温、水质等参数的数学描述，由于湖泊经常处于动态平衡状态，研究湖泊水动力模型有助于深入了解湖泊水环境变化规律，指导湖泊管理、治理和保护工作。

本文将介绍湖泊水动力模型的研究进展。

传统湖泊水动力模型基于物理公式和经验参数的描述，主要包括水流力学模型、水位模型和水质模型等，其中水流力学模型又可分为二维流模型和三维流模型。

二维流模型是指假设水流速度只随湖泊水平方向变化的模型，三维流模型是指考虑垂直方向速度变化的模型。

水位模型主要描述湖泊水位变化的原因和规律，主要包括应用数学公式和水文数据的经验模型和应用物理基本原理的物理模型。

水质模型是描述湖泊水质变化的模型，包括富营养化模型、有机物降解模型、生物生态模型等，可用于预测湖泊水质变化趋势和评估污染源控制效果等。

随着计算机技术的不断发展，湖泊水动力模型也逐渐更新和完善。

计算机水动力学模型（Computational Fluid Dynamics，CFD）是一种基于数值方法的新型水动力学模型，可以高效地描述湖泊水流的三维流动状态、湍流结构和水位等参数。

CFD模型利用计算机高效处理大量的水文学和物理学测试数据，可以明确定义湖泊流场、温度场、水质场等，实现更加准确和精细的湖泊水动力学模拟。

同时，机器学习技术在湖泊水动力模型中的应用也逐渐增多，主要是利用监督学习、无监督学习和强化学习等方法，通过大量的数据和样本训练模型进行湖泊水环境预测，为湖泊管理和治理提供决策支持。

综合来看，湖泊水动力模型的研究进展主要包括物理模型、CFD模型和机器学习模型等，并且这些模型相互补充，可针对不同的湖泊类型和目标需求选择合适的模型进行研究。

在未来的研究中，需要进一步拓展湖泊水动力模型在污染物传输、环境脆弱性评估、自然灾害预测等方面的应用，加强各个模型之间的结合，提高湖泊水环境管理和治理的效率和精度。

湖泊营养盐通量平衡的三维数值模拟

湖泊营养盐通量平衡的三维数值模拟邹锐;吴桢;赵磊;陈异晖;余艳红;刘永【摘要】湖泊氮、磷通量是表征湖泊营养状态的重要指标,也是探究湖泊富营养化机制的重要途径.通过氮、磷通量的计算和质量平衡关系的分析,可以识别出在湖泊富营养化过程中起关键作用的过程.以三维水动力-水质模型为计算平台,模拟湖泊水动力、水质的动态过程,并以模拟结果为基础核算湖泊氮、磷循环通量及其在氮、磷循环整体中的贡献,识别湖泊氮、磷循环关键源汇过程的变化规律.滇池是我国富营养化湖泊的代表,同时其半封闭特性为营养物质循环提供了更为稳定的环境,以滇池为案例,基于前期校正和验证过的滇池水动力-水质模型来分析循环通量计算方法的适用性.结果发现,研究年度内滇池外海总氮的年总输入量(包括外源和内源)为7620.92 t,总输出量(包括出流、反硝化和沉降)为7637.31 t;总磷的年总输入量为(包括外源和内源)450.23 t,总输出量(包括出流和沉降)为429.57 t,其中陆域输入是最主要的氮、磷输入途径,而反硝化和沉降则是主要的输出过程.相较于传统的质量平衡方法,通过三维模型计算所得的营养盐通量平衡结果能更好地揭示湖体内所发生的氮、磷转化过程.%Nutrient cycling flux in lakes is an important indicator to measure the lake trophic state as well as an essential approach to explore eutrophication mechanisms.Key processes of nutrient cycling can be identified by calculating nutrient cycling fluxes and mass balance analysis.In this study,IWIND-LR,a 3D hydrodynamic and water quality model,was used to simulate nutrient cycling of lakes in this study.The nutrient cycling fluxes were calculated based on the model results to define the contributions and patterns of nutrient source and sink ke Dianchi in the Yunnan Plateau is one of the most severelypolluted lakes in China.It is a semi-closed lake and provides a stable environment for research.The model results demonstrated that,IWIND-LR performed well in Lake Dianchi.The input and output of total nitrogen in Lake Dianchi was 7620.92 t and 7637.31 t respectively in 2003;while 450.23 t and 429.57 t for total phosphorus.The exogenous loading contributed most of the input of nitrogen and phosphorus,while denitrification and sedimentation were the major outputs of Lake Dianchi.【期刊名称】《湖泊科学》【年(卷),期】2017(029)004【总页数】8页(P819-826)【关键词】营养盐;通量;质量平衡;三维模型;滇池【作者】邹锐;吴桢;赵磊;陈异晖;余艳红;刘永【作者单位】云南高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室,昆明650034;Tetra Tech,Inc.10306 Eaton Place,Ste 340,Fairfax,VA 22030,USA;北京大学环境科学与工程学院,水沙科学教育部重点实验室,北京100871;云南高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室,昆明650034;云南高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室,昆明650034;云南高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室,昆明650034;北京大学环境科学与工程学院,水沙科学教育部重点实验室,北京100871【正文语种】中文湖泊富营养化是水环境领域面临的突出问题［1-4］.为有效预防、控制和治理湖泊富营养化问题，国内外围绕其成因、危害以及控制和管理等方面开展了大量的研究［5-10］，其中成因分析是有效治理的基础.研究表明，氮（N）、磷（P）是湖泊生态系统必需的营养元素，正常的氮、磷平衡是维持湖泊健康的必要条件；但大量氮、磷的流入和累积会改变湖泊内营养盐的通量平衡，增加富营养化的风险［11-13］.因此对湖泊恢复而言，开展湖泊氮、磷营养盐循环和通量平衡研究就显得尤为重要［9，14-15］.具体而言，氮、磷的过量输入会导致湖泊营养盐循环发生改变，藻类大量生长、消亡，影响水体的理化条件并进一步改变氮、磷的内部循环过程，增加湖泊富营养化的风险［16］.研究表明，随着湖泊外源污染负荷的削减，湖泊底质内源释放对湖泊富营养化的贡献也逐渐突显出来［17］.氮、磷的内源释放和内部循环会使湖泊在大量削减外源负荷后，也继续维持长时间的富营养化状态，阻碍湖泊修复.研究发现，对于部分富营养化的湖泊，内源负荷可以占到总入湖负荷量的50%以上［18］.同时，一些富营养化湖泊的修复过程表明：在有效控制外源负荷的前提下，仍需要10～20年才能使湖泊的生态功能得到明显的恢复［19］.因此，通过对湖泊氮、磷循环通量的追踪，可分析湖体中所发生的氮、磷迁移转化过程，识别不同氮、磷循环过程的响应机制，加深对富营养化过程及机理的认知.机理模型是研究湖泊富营养化过程和营养盐通量平衡的理想手段［20-21］，通过对水体中与富营养化相关机理过程的模拟，为制定更为细致和准确的治理方案提供科学依据.在模型的应用中，简单机理模型过程简单，无法实现对重要营养盐过程的刻画；而复杂的三维水动力-水质模型研究则大多关注于模型的性能及其不确定性，对氮、磷循环过程的关注较少［22］.本文基于以EFDC为内核的三维水动力-水质模型（IWIND-LR），开发了利用数值积分的氮、磷营养盐通量与存量计算方法，并以滇池外海为例开展应用研究.滇池（24°40′～25°02′N，102°36′～102°47′E）是我国重点治理的“三湖”之一，湖面面积为306.3 km2，湖体体积为15.6×108m3，平均水深4.4 m，流域面积2920 km2［23］.由于流域社会经济的快速发展，滇池从1980s开始出现富营养化现象，目前呈重度富营养状态；外海水质在V～劣V类之间波动，且呈现北部偏高、南部偏低的趋势［24］.本文基于前期经过校正和验证的滇池三维水动力-水质模型［23］，在此基础上重点开展氮、磷的内部循环过程通量研究，分析滇池水质和藻类生物量的变化过程，识别不同氮、磷循环过程对湖泊富营养化的贡献，为滇池富营养化治理提供科学依据.1.1 模型构建模型构建基于前期经过校正和验证的滇池三维水动力-水质模型［23］，主要包含三维水动力和温度动力学模拟以及内部耦合的水质模型系统；可模拟26个水质状态变量，并可同时模拟底泥与水体间的营养盐交换动力学以及底泥对溶解氧的动态作用，动态跟踪水龄及低溶解氧区的时空分布.其核心的水质模块主要基于物质守恒，刻画物理输送、大气交换、吸附与解吸、藻类吸收、底床-水界面交换、硝化与反硝化以及沉积成岩作用等，基本控制方程如下：式中，C为水质状态变量浓度，u、v、w分别为x、y、z方向的速度矢量，Kx、Ky、Kz分别为x、y、z方向的湍流扩散系数，Sc为每单位体积内部和外部的源和汇.在一阶动力学中，存在以下关系：式中，k为动力学速率，R为由于外部负荷和内部反应引起的源汇项.在前期的滇池三维水动力-水质模型［23］构建中，将滇池外海水体划分为垂向6层，每层664个水平网格（尺度为634±148 m）（图1），主要模拟的状态变量为水温、溶解氧、藻类中氮磷含量、颗粒态有机氮磷浓度、溶解态有机氮磷浓度、磷酸盐浓度、硝态氮浓度、氨氮浓度等.模型的边界条件主要包括入湖支流的流量、温度、水质、沉积床初始条件以及与时间相关的气象条件和大气边界数据［23］，其中大气湿沉降条件为磷酸盐浓度0.04 mg／L，硝态氮浓度0.70 mg／L.模型底泥模块初始条件为：活性有机磷、有机氮和有机碳底泥体积浓度分别为23±15.3、103.2±13.8和741±176.5 g／m3.1.2 营养盐存量与通量核算全湖氮、磷营养盐各组分的存量和通量计算模块是通过与三维水质模型方程耦合，并与水动力-水质模型采用相同离散化分辨率进行数值积分得到的.各组分存量考虑水质组分的时空分异性，各相关状态变量的存量通过对全湖所有网格进行积分获取：式中，M为i组分的存量，c为湖体中i组分的浓度.氮元素各组分存量考虑：藻类活体氮存量（algaeN）、颗粒有机氮存量（PON）、溶解态有机氮存量（DON）、氨氮存量（NH3）、硝酸盐存量（NO-3）；磷元素各组分存量考虑：藻类活体磷存量（algaeP）、颗粒有机磷存量（POP）、溶解态有机磷存量（DOP）、正磷酸盐存量（PO4）.各氮、磷循环过程通量通过对全湖所有网格进行积分获取，氮循环各个过程通量考虑以下过程：①流域输入（包括藻类活体氮入湖量、颗粒有机氮入湖量、溶解态有机氮入湖量、氨氮入湖量、硝酸盐／亚硝酸盐氮入湖量）；②大气沉降（包括硝酸盐氮沉降）；③出流（包括藻类活体氮出湖量、颗粒有机氮出湖量、溶解态有机氮出湖量、氨氮出湖量、硝酸盐／亚硝酸盐出湖量）；④内源（包括氨氮底泥交换通量、硝酸盐氮底泥交换通量）；⑤沉降（包括藻类活体氮沉降量和颗粒有机氮沉降量）；⑥反硝化过程和固氮.磷循环各个过程通量考虑以下过程：①流域输入（包括藻类活体磷入湖量、颗粒有机磷入湖量、溶解态有机磷入湖量、正磷酸盐入湖量）；②大气沉降（包括正磷酸盐沉降组分）；③出流（包括藻类活体磷出湖量、颗粒有机磷出湖量、溶解态有机磷出湖量、正磷酸盐出湖量）；④内源（包括正磷酸盐底泥交换通量）；⑤沉降（包括藻类活体磷沉降量、颗粒有机磷沉降量、正磷酸盐沉降量）.上述过程的主要通量计算方程如下：流域输入通量：累积大气沉降通量：累积出流通量：累积底泥-水体通量：累积沉降通量：累积反硝化通量：累积固氮量：式中，Q为入湖流量（m3／d），C为每条入湖河流中i组分的浓度（g／m3），Dd为干沉降（g／（m2·d）），Dw为湿沉降（g／（m2·d）），q为出流流量（m3／d），c为出流中i组分的浓度（g／m3），Fb为i组分的底泥释放速率（（g／（m2·d）），Fs为i组分的沉降速率（g／（m2·d）），Fdn为反硝化速率（g／（m3·d）），FNfix为固氮速率（g／（m3·d））.需要注意的是，根据以上方程计算的氮、磷循环通量结果并不是瞬时通量结果，而是累积通量结果.为计算湖泊氮、磷循环通量和存量，模型以相同条件连续运行5年以达到相对稳定状态，取第5年结果计算湖泊氮、磷循环通量及存量.2.1 模型校验模型校验是水质模型构建的核心步骤，目的是推算合理的参数化方案以实现模型对实际湖体过程的再现［25］.滇池模型的校验分2个步骤：水动力模型的校验、水质模型校验；其中水动力模型以水位和温度作为评判标准，水质模型校验以滇池外海8个国家常规监测点的月监测数据，主要校准溶解氧（DO）、总氮（TN）、总磷（TP）、NH3-N、叶绿素a（Chl.a）浓度等.由于本文采用的是前期经过校正和验证的模型，限于篇幅，其校正和验证在此不再赘述，具体结果请参阅相关文献［23］.由校正和验证结果可知［23］，TN、TP和Chl.a的模拟结果与实测值吻合较好，RMSE分别为0.619、0.064和0.040 mg／L，模型能够较为真实反映湖体物理、化学和生物过程的变化.校核后的模型参数取值如下：水体最大硝化反应速率为0.05 d-1，参照温度是25℃，温度效应系数为0.045；反硝化速率为0.06 d-1；有机氮矿化速率为0.05 d-1，有机磷矿化速率为0.04 d-1，有机碳为0.06d-1，矿化速率温度修正系数为0.069；颗粒营养盐沉降速率为0.1 m／d；蓝藻、硅藻和绿藻生长速率分别为1.35、2.5和1.9 d-1.底泥通量采用底泥成岩模块计算，主要参数为：G1类有机物降解速率为0.015 d-1，G2类为0.001 d-1，G3类为0，温度修正系数为1.09；底泥硝化最佳反应速率为0.09 d-1.2.2 滇池营养盐通量存量平衡核算在模型校准的基础上，对滇池不同形态氮、磷营养盐的存量及主要源汇过程的通量进行计算（图2）.由结果可知，氨氮、硝态氮和有机氮之间存在明显的相互转化关系和季节特征；磷酸盐是磷元素各个组分中存量最大的组分，呈现明显的夏季增加、冬季减少的趋势.氮、磷的底泥释放也存在明显的季节变化，其释放通量都表现为夏季较大、冬季较低的规律，其中氨氮和磷酸盐在冬季为负值，即底泥的吸收过程.反硝化的季节特征与其他过程不同，7月之前的反硝化通量明显小于之后的反硝化通量.2.3 关键源汇过程识别表1汇总了2003年滇池湖体氮、磷循环各个过程通量的年均值，以TN和TP计，滇池TN的年总输入量为7620.92 t，总输出量为7637.31 t；TP的年总输入量为450.23 t，总输出量为429.57 t.对于氮而言，贡献最大的源过程是陆域流入过程，占总流入的67.76%，其次是底泥释放过程，氨氮和硝态氮共占29.04%，大气沉降和固氮作用共占3.2%.氮的去除过程则主要为反硝化和沉降，共占总去除量的95.5%，其中反硝化48.99%，沉降为46.51%.对于磷而言，陆域流入过程占总流入量的79.77%，其次是磷酸盐底泥释放作用，为18.3%.磷去除则主要为沉降作用，其中颗粒态磷沉降占62.77%，藻类沉降占27.87%.3.1 数值模拟与基于监测的通量核算结果的差异首先需要明确的是本文中的营养盐质量平衡关系是基于三维复杂水动力-水质模型的模拟结果，是对全湖所有网格进行数值积分所得到的.这不同于一般的营养盐质量平衡分析方法，一般意义上的营养盐质量分析方法是基于有限的监测数据计算得到的，在空间上并不能做到与三维模型模拟结果一样细致，这也就导致2种方法所计算的营养盐质量平衡会有一定的差异［22］.虽然营养盐质量平衡分析在更大的程度上是一种估算，并不要求观测数据的空间水平和垂直分布，但对于面积较大或深度较大的湖泊而言，会造成结果的明显偏差.而如果借助于三维复杂水质模型，在监测数据的基础上，对全湖各个网格进行积分后再计算营养盐质量平衡关系就会避免不必要的偏差.以滇池为例，根据对8个湖体常规监测点位的数据，计算滇池TP存量为231.4 t，TN存量为3076 t；而通过水动力-水质模型计算可知，滇池的TP和TN存量分别为350.2和2525.4 t，二者之间均有较大的差异，计算结果TP偏高、TN略低.由国家标准监测方法可知，所检测的样品均取自水面下0.5 m，其监测数据主要表征的是表层水体的水质状态.对于滇池而言，特别是磷元素，其主要来源之一是底泥中磷酸盐的释放，这会造成湖体磷酸盐形成自下而上的浓度梯度［26-28］.这种湖体垂向浓度梯度的存在会导致在只用表层水质数据估算营养盐通量平衡时产生系统性误差（图3）.除此之外，考虑到湖泊复杂的水动力条件以及监测点位的分布并不能完全代表全湖的空间差异，这也会在估算时造成一定的误差.相比而言，基于三维水质模型的营养盐通量平衡计算则会涉及到全湖所有已划分的网格，在模型已校准的情况下，比传统的估算方法更为精确，且能提供更为详细的通量结果.3.2 滇池氮、磷营养盐存量变化对湖体内氮、磷元素的存量分析可知，不同形态的氮或磷在时间和通量上的变化趋势各异，具体表现在：①氨氮和硝态氮的变化趋势不同步.在春季，溶解氧浓度相对较高，随着氨氮浓度的降低，硝态氮浓度经历了先升高后降低的过程，这主要是因为在有氧环境下氨氮通过硝化作用可以生成硝态氮.而夏季由于藻类的大量生长甚至暴发，水体中溶解氧浓度降低，硝态氮会通过反硝化作用生成氮气逸出湖体［29-30］.在7月中下旬藻类暴发后，反硝化作用显著增强（图2e），同时缺氧环境也抑制了硝化作用，促进了底泥释放氨氮的过程，所以硝态氮在夏季保持较低浓度，而氨氮由于底泥释放作用和藻类吸收的共同作用会出现较大的波动.秋、冬季则由于藻类生物量降低，水体溶解氧浓度升高会使水体内氨氮和硝态氮浓度逐渐升高.②水体中颗粒态有机氮和溶解态有机氮浓度比例在1∶5左右，且变化趋势大致相同，这符合湖沼学基本定律中的描述［31］.但是有机氮和氨氮随时间的变化趋势差异非常明显，这表明有机氮的矿化过程受水体DO、pH和微生物活性的影响较大，有明显的季节变化，主要表现为春、冬季矿化速率较高，夏季矿化速率较低.夏季氨氮的来源主要为外源输入和内源底泥释放，多种因素的共同作用导致了滇池水体氨氮浓度随季节的复杂变化趋势［32-33］.3.3 氮、磷内源释放的贡献及变化湖体内氮、磷底泥释放和沉降通量是研究关注的重点.氨氮和磷酸盐的底泥释放过程有明显的季节特征，夏季表现为释放，冬季则会表现为吸收.造成这种现象的主要因素除风力扰动外，最为主要的是底泥氧化还原条件的改变.在缺氧条件下，底泥对氨氮和磷酸盐的吸附效率降低，从而促进了氨氮和磷酸盐的底泥释放作用［17，27，34］.综合考虑颗粒态有机氮的沉降和氨氮、硝态氮的底泥释放作用可得出，氮的水体-底泥界面交换过程对氮循环总体的贡献表现为释放，释放量为237.6 t／a.而磷的水体-底泥界面交换过程与氮不同，该过程对磷循环总体的贡献表现为沉降，沉降量为173.9 t／a.但需要注意的是，底泥磷酸盐的释放随季节变化非常大，在藻类暴发期间表现为强烈的释放作用，日最大值已达到24.2 t／d，是湖体中磷酸盐的主要来源之一［35-36］.对比之前针对滇池底泥氮、磷内源释放的研究发现，利用模拟实验的方法计算氨氮底泥释放量约为1394.1～6542.2 t／a，磷酸盐的底泥释放量约为74.9～380.2 t／a；本文模型结果中氮、磷的底泥释放量分别为2213.05和82.39 t／a，模型结果与文献中的实验结果范围基本吻合［37-38］.氮、磷元素间的上述差异主要与其化学性质相关，磷循环属于沉积态循环，其沉降到湖底的磷会经过沉积成岩过程被永久的埋藏在湖底；而氮的化学性质相对活泼，其沉降到湖底的主要为有机残体，经微生物分解后会主要以氨氮的形式再次释放到水体，使湖体氮浓度维持在较高的水平.通过对滇池氮、磷元素化学性质以及关键源汇过程通量的分析，可以为滇池富营养化的治理提供理论和决策支持.以IWIND-LR为计算平台，核算了滇池外海氮、磷循环通量及其在氮、磷循环整体中的贡献.研究发现，通过三维数值模型计算湖泊营养盐存量和关键过程通量以及质量平衡关系相较于传统的质量平衡方法更为详细，且可计算反硝化、底泥释放等很难进行实验测定的过程.其中，对于2003年滇池TN的年总输入量为7620.92 t，总输出量为7637.31 t；TP的年总输入量为450.23 t，总输出量为429.57 t.沉降和反硝化则是主要的氮、磷去除途径，反硝化占总氮去除量的48.99%，沉降占总磷去除量的62.77%.必须注意的是，上述的结果并不能推广为滇池长期的趋势.今后的研究将集中在2个方面：①通过实验手段，对模型所涉及的关键过程参数进行测定和核实，减少模型结果的不确定性和可能存在的异参同效；②对滇池进行更长期的模拟，分析不同水文气象条件和流域负荷条件下的营养盐平衡和通量，为滇池富营养化控制提供更扎实的理论依据和技术支持.【相关文献】［1］ Paerl HW，Xu H，Mccarthy MJ et al.Controlling harmful cyanobacterial blooms in a hyper-eutrophic lake（Lake Taihu，China）：The need for a dual nutrient（N＆P）management strategy.Water Research，2011，45（5）：1973-1983.［2］ Schindler DW.Eutrophication and recovery in experimental lakes：Implications for 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湖泊水动力模型研究进展

湖泊水动力模型研究进展湖泊水动力模型是研究湖泊水体运动和水动力过程的数学模型。

湖泊作为自然水体的一个重要组成部分，对于水资源管理、水环境保护和灾害预防等方面具有重要意义。

湖泊水动力模型的研究一直是水文科学领域的重要课题之一。

本文将对湖泊水动力模型的研究进展进行综述。

湖泊水动力模型可以分为两大类，即二维模型和三维模型。

二维模型是指假定湖泊水动力过程在水平方向上是均匀分布的模型，适用于湖泊面积较大、水深变化较小的情况。

三维模型是指考虑湖泊水动力过程在水平和垂直方向上的变化的模型，适用于湖泊面积较小、水深变化较大的情况。

近年来，随着计算机技术的发展和计算速度的提高，三维模型在湖泊水动力模拟中得到了广泛应用。

在湖泊水动力模型的研究中，流体力学的基本定律是主要的理论基础。

这些定律包括质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。

质量守恒定律是指湖泊水体中质量的总量保持不变；动量守恒定律是指湖泊水体中动量的总量保持不变；能量守恒定律是指湖泊水体中能量的总量保持不变。

模型的建立和求解就是要根据这些定律建立数学方程，并利用数值方法对方程进行求解。

湖泊水动力模型的研究中，涉及到的参数和变量较多，包括湖泊的几何形状、水体的流动速度、湖泊底泥的颗粒分布等。

这些参数和变量对湖泊水动力过程的模拟结果有着重要影响。

在湖泊水动力模型的研究中，需要进行大量的观测和实验，以获取模型所需的参数和变量。

近年来，随着水文学和计算机科学的发展，湖泊水动力模型的研究取得了许多重要进展。

基于湖泊水动力模型的水污染传输模拟方法的研究成果，为湖泊水体的污染控制提供了一种有效手段；基于湖泊水动力模型的洪水预测方法的研究成果，为湖泊周边地区的灾害预防提供了一种有效手段。

湖泊水动力模型的研究中还涉及到一些新的技术和方法。

基于遥感数据的湖泊水动力模型的研究，通过利用遥感数据获取湖泊水体的几何形状和水动力过程的参数和变量，为湖泊水动力模型的建立和求解提供了一种新的途径。

抚仙湖湖滨湿地影响下水动力水质模拟

抚仙湖湖滨湿地影响下水动力水质模拟程浩亮;杨具瑞【期刊名称】《水文》【年(卷),期】2022(42)4【摘要】为推动抚仙湖水污染治理暨湖滨湿地建设提供前期理论指导,在考虑湿地综合糙率、污染物去除速率及底泥释放系数等基础上,建立了抚仙湖二维水动力水质模型,并模拟了抚仙湖现有水体(方案1)、拓展水域后水体(方案2)、拓展水域内建设生态湿地后水体(方案3)的流场及氮、磷浓度场。

分析了拓展水域、湿地建设对抚仙湖流场及氮、磷浓度场的影响。

结果表明:(1)拓展水域改变了抚仙湖局部水域边界条件,使局部水体流速变大,其他区域影响不大,如北岸区域平均流速增大51.76%,原抚仙湖水体仅增大2.11%;拓展水域增加湖岸水体体积,湖岸水体自净能力有一定提升,总氮(TN)、总磷(TP)浓度较拓展水域前分别降低7.23%与7.43%。

(2)建设湿地后,湿地水流流速较拓展水域减小明显,其他区域影响较小,如南岸湿地区域平均流速减小67.84%,原水体仅减小4.12%;湿地对水质提升效果显著,TN、TP 浓度较拓展水域分别降低69.88%与71.54%,除入湖河道口密集区域外,全湖水体水质达Ⅰ类。

可见,湿地建设对抚仙湖生态环境的修复与改善具有重要作用。

【总页数】7页(P101-107)【作者】程浩亮;杨具瑞【作者单位】昆明理工大学建筑工程学院;西南林业大学土木工程学院;昆明理工大学现代农业工程学院【正文语种】中文【中图分类】TV131.2【相关文献】1.抚仙湖湖滨带复合湿地氮磷去除效果分析2.抚仙湖马料河人工湿地水质净化效果评估研究3.云南高原湖泊湿地湖滨缓冲带恢复研究——以玉溪抚仙湖国家湿地公园为例4.云南抚仙湖湖滨带复合湿地的脱氮效果分析5.计入综合糙率的湿地建设对抚仙湖流场影响的模拟研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

抚仙湖水质评价及其变化特征分析

抚仙湖水质评价及其变化特征分析曹言;王杰;谢永红;张雷;戚娜;种丹【摘要】基于2008-2014年抚仙湖5个监测站的水质监测资料,开展水体污染程度评价,并分析各水质指标的变化特征,结果表明:2008-2014年抚仙湖各监测站水体综合污染指数均呈先上升后下降的趋势,汛期水体污染指数明显高于非汛期和全年平均,且在空间上呈现出北高南低的趋势.抚仙湖总体水质为Ⅰ类水,但总磷和总氮浓度的变化较为明显,其中总氮浓度上升的趋势较为显著;在月际变化方面,各指标浓度最高值出现的时间相对于降水最多月份(6-8月)滞后1个月,即7-9月,而最低值出现时间与降水最少月(12月至次年2月)基本吻合.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2016(000)035【总页数】4页(P100-103)【关键词】抚仙湖;水质;评价;变化特征【作者】曹言;王杰;谢永红;张雷;戚娜;种丹【作者单位】云南省水利水电科学研究院,云南昆明650228;云南省水利水电科学研究院,云南昆明650228;云南省水文水资源局,云南昆明650106;云南省水利水电科学研究院,云南昆明650228;云南省水利水电科学研究院,云南昆明650228;西北大学城市与环境学院,陕西西安710127【正文语种】中文【中图分类】S181.3目前，水质恶化问题已成为湖泊环境演变的重要研究方向[1]。

湖泊以其独特的自然特性，为人们提供了供水、防洪、旅游及气候调节等多种利用功能。

但是由于人类活动的不断加剧，部分湖泊资源被超强度利用，导致一些湖泊出现富营养化[2-3]、水质恶化、淤积或萎缩、重要或敏感水生生物消失等问题[4-5]，湖泊使用功能退化，生态安全及健康生命受到严重威胁。

抚仙湖属于云南九大高原湖泊之一，是我国第二深水湖泊、云南省著名的旅游胜地和宝贵水资源区，同时也是滇中地区经济快速发展的重要资源保障[6]。

研究表明，抚仙湖水质呈逐渐恶化趋势。

方建华[7]研究表明，1986—1997年抚仙湖景区水质达Ⅲ～Ⅳ类，有机污染呈恶化趋势。

近40年来抚仙湖湖泊面积与体积变化驱动力分析

近40年来抚仙湖湖泊面积与体积变化驱动力分析王新;李石华【摘要】在RS、GIS技术的支撑下,以MSS、TM、ETM+、OLI遥感影像为主要数据源,利用归一化水体指数提取抚仙湖湖体1974～2014年共十个时段的湖体边界并计算其面积;依据影像获取当日的水位与湖底的DEM,计算出其体积,并分析其时空动态变化趋势;结合1974～2014年抚仙湖流域的气象资料,利用多元线性回归模型,探讨抚仙湖面积与体积变化的主要驱动因子.结果表明:自1974年以来的40年内,抚仙湖的面积与体积变化整体上呈现下降的趋势,而导致这一变化的显著影响因子为抚仙湖流域的气候变化,其中年降水量、年平均气温、年地面蒸发量和年地表温度是抚仙湖面积与体积变化的主要驱动因子.【期刊名称】《玉溪师范学院学报》【年(卷),期】2017(033)008【总页数】7页(P36-42)【关键词】抚仙湖;湖泊面积;体积;遥感监测,归一化水体指数;多元线性回归【作者】王新;李石华【作者单位】玉溪市抚仙湖生态环境保护工程管理中心,云南玉溪653100;云南省基础地理信息中心,云南昆明650034【正文语种】中文【中图分类】P343.3湖泊作为一个区域水体的总汇，其面积和体积的变化是对流域气候，包括降水、蒸发(温度)等因素的综合反映[1].湖泊的时空动态演变与环境变化密切相关，主要体现在两个方面：湖面水域通过水文通量变化和改变沉积环境敏感地指示气候变化[2,3]及湖面面积增减通过改变下垫面条件对气候变化产生影响[4].湖泊水域面积是湖泊形态的一个重要参数，它的时间序列能提供气候变化的记录[5]，是全球环境变化研究的重要组成部分.因此，湖泊水域变化作为气候变化敏感的指示器，湖泊水域的扩张与收缩及其引起的生态环境效应能够反映一定地域乃至全球的构造和气候事件[6].精确迅速地监测湖泊动态，揭示不同自然因素对湖泊水域的驱动规律，对全球气候变化研究及区域可持续发展有着极其重要的意义[7].云南高原地区是我国湖泊分布较为集中的地区之一，云南九大高原湖泊流域面积近8 000 km2，占全省国土面积的2%，流域人口占全省总人口的9.3%，而GDP占全省的34%左右，九大湖泊区域的可持续发展对云南省的社会经济发展至关重要[8].抚仙湖作为云南九大高原湖泊之一，是我国目前已探明的第二大深水湖泊，湖泊面积和蓄水量分别占全国第8位和第3位,既是滇中地区社会经济可持续发展的重要资源保障，又是泛珠三角区域发展的战略水资源.然而，由于气候变暖和人类经济活动的增加，近年来抚仙湖水位呈下降趋势，水域面积逐渐缩小，抚仙湖正面临着越来越严重的威胁.因此，监测抚仙湖现状及其面积与体积随时空变化的特征对周边水循环及水资源的利用和管理非常重要，能为气候变化预测、生态评估、宏观调控分析等综合统计分析提供重要的基础信息和科学依据.同时，为政府及相关部门对抚仙湖流域的保护及资源开发和管理提供决策支持.遥感技术在全球变化研究中已经成为常规观测无法替代的重要手段.在遥感和GIS 技术支撑下，已有许多针对我国湖泊水域动态变化监测和相关参数的反演研究，主要集中探讨了湖泊面积变化与气候变化间的关系、湖泊演变的驱动要素分析等[9].目前，对抚仙湖研究主要集中在湖泊水文要素(水质)分析、生物群落结构及分布[10]、污染物及富营养化特征[11]、沉积物构造特征[12]等方面，对抚仙湖湖泊水域面积的时空动态研究尚少，尤其是采用遥感技术对抚仙湖湖泊面积及体积开展长时序变化监测尚未报道.因此，本文以抚仙湖为典型研究对象，利用遥感、气象以及水文资料，对1974～2014年期间湖泊面积及体积的变化进行研究，结合气象因素，探讨引起湖泊水域面积变化的驱动因素，从而进一步深入理解湖泊变化的历史过程以及与气候变化之间的联系，揭示湖泊水域变化的原因以及发展过程和变化趋势.1.1 研究区概况抚仙湖地处云南省中部，位于玉溪市的江川区、澄江县和华宁县境内，地理位置为24°21′28″～24°38′00″N，102°49′12″～102°57′26″E，其湖面法定最高海拔为1 723.35 m(1 985黄海高程)，湖面积216.6 km2，湖容积为2.06×1010 m3，占云南九大高原湖泊总蓄水量的72.8%，占全国淡水湖泊蓄水量的9.16%.抚仙湖是一个南北向的断层溶蚀湖泊，形如倒置葫芦状，北部宽而深，南部窄而浅，中呈喉扼形，最宽处11.5 km、最窄处3.2 km，湖泊南北向长31.5 km，东西向平均宽度6.7 km.湖水平均深度为95.2 m，最深处有158.9 m.抚仙湖居滇中湖盆区中心，上游为星云湖，流域东邻南盘江，南与杞麓湖流域相隔，西望滇池流域，北接阳宗海流域，属南盘江水系，为珠江源头第一大湖.1.2 数据源遥感影像主要采用Landsat1-3 MSS(60 m分辨率)、Landsat4-5 TM(30 m分辨率)、Landsat7 ETM+(30 m分辨率)的中等分辨率影像，共9期.彩红外航片、Quick Bird(0.61 m分辨率)、WorldView-2(0.5 m分辨率)共5期，均从美国地质调查局网站(/)下载得到.由于抚仙湖流域降雨量季节变化显著，湖面面积随季节变化较大，为有效利用遥感数据对抚仙湖水域面积进行年度变化分析和对比，并使所选用的数据有较好的可比性，研究区域的时间段选择12月～次年2月枯水期的清晰影像数据开展工作.研究区域数据列表如表1所示.基础地理信息数据主要是抚仙湖流域1:250 000 DLG数据、湖底2 m格网间距的DEM数据.气象数据包括气温、地面蒸发量、降水量指标数据从玉溪市气象局获取.1.3 研究方法数据处理利用1:250 000 DLG作为参考，在ERDAS图像处理软件的支持下，在影像上选取道路、河流交叉点和地形突出的特征点对影像进行逐幅校正，每景影像不少于25个控制点，采用二次多项式模型分别对10期遥感影像进行几何精校正，几何误差控制在1个像元内，空间参考使用2000国家大地坐标系,投影类型采用中央经线为105°高斯-克吕格6度分带投影.由于湖底1 m格网间距的DEM数据的坐标系为玉溪市“三湖一海”独立坐标系，采用云南省测绘地理信息局研发的“国家—工程坐标系大地计算(DDJS1.0)”软件将其转换2000国家大地坐标系.湖泊信息提取目前，比较成熟的水体信息提取方法有单波段阈值法、多波段谱间关系法、植被指数法、水体指数法和改进水体指数法等以及多种方法的综合应用[13].经对比，本文利用多波段、多时相遥感图像，结合典型地物的谱间特征，分析水体与背景地物的波谱曲线特征及相互间的变化规律，通过计算归一化水体指数NDWI(Normalized Difference Water Index，NDWI)值，对水体信息进行提取，将自动提取后的水体边界信息辅以人工修改，将最终的边界信息作为面积与体积计算的基本数据.结合湖底DEM，计算抚仙湖湖面边界与DEM的内插区相交区域，为每一个空间三角形与其在指定计算高程平面(当日水位高)上的投影都形成三棱柱和三棱锥，将若干个三棱柱和三棱锥的体积运算加以累计，得到最后抚仙湖湖体的体积.面积与体积的计算都在ArcGIS平台下完成.1.4 湖泊水体面积体积变化湖泊水体面积变化对抚仙湖1974年至2015年面积监测结果如表2所示，近40年来面积变化与抚仙湖当日水位的变化趋势及相互关系见图1.从图1可以看出，抚仙湖的面积变化具有明显的阶段性特征:第一阶段(1974年～1977年)，1974年为212.249 5 km2，1977年为211.4069 km2，抚仙湖的面积变化较小，整体上是呈现小幅减少的趋势.第二阶段(1987年～2005年)，抚仙湖的面积变化趋势整体上变化较为平缓.其中，在1987年至1993年间，抚仙湖的面积变化呈现下降的趋势，但随后，抚仙湖的面积有一个回升，1996年回升之后抚仙湖的面积保持平稳的趋势，变化不大.第三阶段(2006年～2015年)，抚仙湖的面积先增大后减少.其中，2006年抚仙湖的面积增到最高值,其后面积逐步减小，至2015年减至215.137 2 km2.从抚仙湖面积与当日的水位数据趋势线可以看出，抚仙湖面积变化与当日水位变化趋势接近.湖泊水体体积变化利用湖底2 m格网间距的DEM、各个年份的最终的湖体矢量边界和影像获取当日的水位高程数据，在ArcGIS平台下计算其湖体体积.40年来抚仙湖体积监测结果如表3所示，体积变化与当日水位的关系如图2所示.从图2看,抚仙湖1974～2014年体积变化从整体上可分为三个阶段:第一阶段(1974年～1977年)，可以看出1974年至1977年间，抚仙湖的体积从205.031 2×108 m3下降至203.888 9×108 m3，整体上呈现小幅减少趋势.第二阶段(1987年～2005年)，1987年至2005年间，抚仙湖的体积变化趋势整体上呈现先减少后上升然后再下降的变化趋势，在1987年至1993年间，抚仙湖的体积变化呈现下降的趋势，但随后，抚仙湖的体积有一个回升，回升至抚仙湖的体积达到最大，2002至2005年则呈现继续下降的变化趋势.第三阶段(2006年～2015年)，抚仙湖的体积先增大后减少.其中，2006年后抚仙湖的体积增大，到2009年达到最高值之后体积逐步减小，从207.0382×108 m3逐年锐减至202.5690×108 m3，下降趋势明显.抚仙湖体积变化与当日水位变化趋势接近，呈较强的正相关系.气候条件对抚仙湖面积和体积变化的影响是一个长期的过程，为探究抚仙湖面积与体积变化的驱动因素，采用由玉溪市气象局提供的1974～2012年近40年间的气象数据(年均降水量年、年均蒸发量和平均气温)进行分析，得到1974～2012年近40年间的抚仙湖流域范围的年平均降水总量、蒸发总量、气温的变化趋势(图3～图5).由图3～图5可见，近40年来，抚仙湖流域年平均降雨量总体呈下降趋势，年均地面地面温度呈上升趋势，而年均蒸发量波动较小，呈缓慢上升趋势.为了预测湖泊面积的变化趋势，分析湖泊面积与各气象要素间的相关关系，以各时期的湖泊面积为因变量，各气象要素为自变量，建立气象要素与湖泊面积间的多元回归方程.式中，Y为湖泊面积(km2),X1为年平均降雨量(mm)，X2为年平均蒸发量(mm);X3为年平均地面温度(℃).R2为0.906，且通过α=0.05的显著性水平检验，表明模型与数据的拟合程度较好，建立的回归方程有效.通过以上预测模型，得到1974、1977、1987、1989、1996、2000、2006、2008、2012年抚仙湖面积预测值分别为212.286、212.238、213.940、213.780、213.737、214.814、216.508、216.541和215.580 km2.与实际值相比，偏差最大的为1987年，比实际面积(215.008 km2)少了1.07 km2;偏差最小的是2012年，仅比实际面积(215.60 km2)少了0.021 km2.预测模型得到的湖泊面积与实际湖泊面积间的R2为0.906，可见预测模型能较好地拟合湖泊面积变化.(1)近40年内，抚仙湖的面积与体积变化除个别较短时期有小幅回升外整体上呈现下降趋势，下降趋势较为明显.排除人为因素的干扰(如水电站的修建)，湖泊的面积变化趋势与其体积变化存在同态变化趋势，呈一定的线性相关关系.二者的时空动态变化大致可以分为三个阶段：1974～1990年，抚仙湖面积与体积呈平稳变化趋势，变化非常小；1990～2005年，抚仙湖面积与体积呈小幅波动趋势，波动幅度存在差异，面积的波动幅度较体积大；2005～2014年，抚仙湖面积与体积呈下降趋势，下降趋势非常明显.(2)抚仙湖的面积和体积变化主要受气温、地面蒸发量、降水量等气候要素的驱动和制约.(3)抚仙湖作为云南九大高原湖泊的典型代表，深受季风气候及城市化双重因素的影响.从遥感技术角度对其湖泊水域面积与体积监测，对于研究云贵高原地区其他湖泊面积与体积变化具有一定借鉴意义.(4)文章仅选取了几个主要的气候要素与面积和体积变化趋势进行分析,但其变化是自然和社会因子共同作用的结果.因此,为全面弄清其变化的驱动因子，需要更长时间序列的气象资料、地表覆盖资料、社会经济指标开展综合分析，这也是下一步重点研究的方向.【相关文献】[1]类延斌,张虎才,王甡,等.青藏高原中部兹格塘错1970年来的湖面变化及原因初探[J].冰川冻土,2009,31(1):48-54.[2]Hartmann H.C.Climate change impacts on Lanrentian great lakes levels[J].Climate Change,1990(17):49-67.[3]Jones R.N.,McMahon T.A.,Bowler J M.Modeling historical lake levels and recent climate change at three closed lakes,Western Victoria,Australia(c.1840-1990)[J].Hydrology,2001,246(1-4):159-180.[4]于革,薛滨,王苏民.末次盛冰期中国湖泊记录及其气候意义[J].科学通报,2000,45(3):250-255.[5]Schultz G.A.,Engman E.T.水文与水管理中的遥感技术[M].韩敏,译.北京:中国水利水电出版社,2006:206-208.[6]胡争光,王祎婷,池天河,等.基于混合像元分解和双边界提取的湖泊面积变化监测[J].遥感信息,2007(3):34-38.[7]张洪恩,施建成,刘素红.湖泊亚像元填图算法研究[J].水科学进展,2006,17(3):376-382.[8]王苏民,窦鸿身.中国湖泊志[M].北京:科学出版社,1998:374-377.[9]边多,杨志刚,李林,等.近30年来西藏那曲地区湖泊变化对气候波动的响应[J].地理学报,2006,61(5):10-518.[10]熊飞,李文朝,潘继征.高原深水湖泊抚仙湖大型底栖动物群落结构及多样性[J].生物多样性,2008,16(3):288-297.[11]夏天翔,潘继征,刘雪华,等.抚仙湖水体NP变化及其非点源污染特征[J].农业环境科学学报,2008,27(4):1340-1345.[12]王小雷,杨浩,赵其国,等.云南抚仙湖近现代环境变化的沉积物粒度记录[J].沉积学报,2010,28(4):776-782.[13]王海波，马明国.基于遥感的湖泊水域动态变化监测研究进展[J].遥感技术与应用，2009,24(5):674-684.。

基于优化模型的抚仙湖营养物标准技术经济评估方法

基于优化模型的抚仙湖营养物标准技术经济评估方法吕宁磬;苏婧;席北斗;霍守亮;纪丹凤;张蕊;陈奇【摘要】在对美国水质标准经济分析研究的基础上,结合我国环境管理的实际情况,构建湖泊营养物标准的技术经济评估框架.计算标准建议值条件下的湖泊营养物容量及入量湖,得到削减量.通过不确定性优化模型对削减量进行分配,核算湖泊富营养化控制成本,并假设标准执行后,对流域经济造成的影响进行评估.将该方法应用于抚仙湖营养物标准的技术经济评估系统,结果表明,通过优化模型对削减量进行分配的削减成本较原规划低,通过构建的技术经济评估框架对该成本进行评估,标准执行后,对流域经济影响适中.【期刊名称】《环境工程技术学报》【年(卷),期】2012(002)003【总页数】6页(P223-228)【关键词】湖泊营养物;水质标准;经济评估优化模型【作者】吕宁磬;苏婧;席北斗;霍守亮;纪丹凤;张蕊;陈奇【作者单位】中国环境科学研究院,北京100012;中国环境科学研究院,北京100012;中国环境科学研究院,北京100012;中国环境科学研究院,北京100012;中国环境科学研究院,北京100012;北京师范大学环境学院,北京100875;中国环境科学研究院,北京100012;安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南232001;中国环境科学研究院,北京100012【正文语种】中文【中图分类】X524我国湖泊流域有大量含氮磷营养物的面源、点源污水排入，增加了湖泊营养物的负荷，这些人为因素的影响使湖泊、水库水体的污染及富营养化问题日益严重。

湖泊富营养化控制标准技术经济评估是湖泊富营养化标准科学合理、经济可行的重要保证，欧美等发达国家的水质指标体系中都明确加入了经济分析的因素［1-3］，我国目前鲜有将技术经济评估纳入到水质标准制定体系中。

科学核算湖泊富营养化控制成本是评估湖泊富营养化控制标准技术经济评估的基础，但我国相关研究较少。

笔者构建了湖泊营养物标准技术经济评估方法，考虑到经济发展的不确定性，引入区间规划概念，并建立了湖泊富营养化控制成本不确定性优化模型。

抚仙湖流域土壤侵蚀遥感监测

抚仙湖流域土壤侵蚀遥感监测马骊驰;王金亮;李石华;周峻松;金宝轩【期刊名称】《水土保持研究》【年(卷),期】2016(23)3【摘要】为了有效保护抚仙湖流域生态环境安全,推进其可持续发展,对抚仙湖流域土壤侵蚀情况进行遥感监测研究。

采用"3S"技术与野外实地调查相结合的方法,以云南省第一次全国地理国情普查成果为基础,基于通用水土流失方程(USLE)模型,估算抚仙湖流域1974—2014年的水土流失量,并探讨流域土壤侵蚀强度的时空分布及变化规律。

研究发现:(1)抚仙湖流域土壤侵蚀强度在很大程度上受降雨量的影响;(2)土壤侵蚀量总体呈现出波动上升下降再上升的趋势。

不同强度土壤侵蚀量的变化表明其水土流失经历了先加剧后缓解的变化过程,流域部分敏感区土壤侵蚀程度不断加剧;(3)流域水土流失的空间分布具有一致性,水土流失最严重的区域基本分布在抚仙湖的东西两岸以及南岸的部分区域。

【总页数】7页(P65-70)【关键词】土壤侵蚀;遥感监测;USLE模型;生态环境;抚仙湖流域【作者】马骊驰;王金亮;李石华;周峻松;金宝轩【作者单位】云南师范大学旅游与地理科学学院;云南省基础地理信息中心【正文语种】中文【中图分类】S157【相关文献】1.基于3S技术的抚仙湖东大河小流域磷矿开采区植被遥感解译 [J], 杨中宝;赵敏慧2.近40年来抚仙湖面积时空分异遥感动态监测 [J], 杜石霞;金宝轩;李石华;周峻松;彭双云3.基于GIS的小流域土壤侵蚀影响因子遥感监测方法探讨——以黑龙江省宾县三岔河小流域为例 [J], 李丹;李世泉;王岩松;高燕;郭睎尧;张锋4.基于森林覆盖率的抚仙湖流域土壤侵蚀量定量研究 [J], 李太兴;李志勇5.基于DEM的抚仙湖流域土壤侵蚀综合分析 [J], 黄东锋;郑祥民;周立旻;王娜;王辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

抚仙湖水域水生态现状调查评价

抚仙湖水域水生态现状调查评价
朱伟兵;文娅丹
【期刊名称】《人民珠江》
【年(卷),期】2022(43)S01
【摘要】水生态监测是做好河湖生态流量保障、河湖健康评价、流域水库生态调度、水利工程过鱼设施设计与建设、河湖水系连通与生态修复、供水安全保障等水利工作的先决条件和重要基础。

为了解抚仙湖的浮游植物、浮游动物、底栖动物的群落结构和湖泊营养状况,于2021年5、8月对抚仙湖进行了水生态现状调查,采用水生生物综合评价法对抚仙湖进行评价,结果表明抚仙湖营养状态评价为中营养,浮游植物水华风险评估为初具条件,抚仙湖湖区水生生物综合状况评价Ⅲ级。

【总页数】6页(P13-17)
【作者】朱伟兵;文娅丹
【作者单位】云南省水文水资源局玉溪分局
【正文语种】中文
【中图分类】Q178.1
【相关文献】
1.抚仙湖北岸万亩湿地建设对近岸水域水生态影响的初步研究
2.抚仙湖生态服务功能调查与评估
3.基于问卷调查的抚仙湖生态系统服务功能分析
4.基于改进生态足迹模型的抚仙湖流域土地生态承载力评价
5.基于问卷调查的抚仙湖流域生态环境风险分析
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基于3S技术的抚仙湖东大河小流域磷矿开采区植被遥感解译

基于3S技术的抚仙湖东大河小流域磷矿开采区植被遥感解译杨中宝;赵敏慧
【期刊名称】《玉溪师范学院学报》
【年(卷),期】2012(028)012
【摘要】基于3S技术平台,将ASTER遥感数据与土地利用现状图和地形图相结合,采用决策分类方法对抚仙湖东大河小流域磷矿开采区植被类型进行分类研究.研究结果表明,基于3S的多源数据融合对小流域内不同植被类型信息具有较强的识别能力,通过野外随机抽样证实,抚仙湖东大河小流域磷矿开采区植被类型遥感解译准确率92％.
【总页数】5页(P30-34)
【作者】杨中宝;赵敏慧
【作者单位】玉溪师范学院资源与环境学院,云南玉溪653100;玉溪师范学院资源与环境学院,云南玉溪653100
【正文语种】中文
【中图分类】TP75
【相关文献】
1.抚仙湖流域磷矿开采区植被现状研究 [J], 赵敏慧;杨礼攀
2.抚仙湖流域磷矿开采区植被现状研究 [J], 赵敏慧;杨礼攀
3.植被对土壤氟化物随降雨径流流失的控制研究——以抚仙湖流域磷矿开采区为例[J], 赵敏慧;杨树华;王宝荣
4.抚仙湖流域磷矿开采区不同植被对地表径流控制研究 [J], 赵敏慧;杨树华;王宝荣
5.不同植被类型对土壤全氮随降雨径流流失的控制研究--以抚仙湖流域磷矿开采区为例 [J], 赵敏慧;杨树华;王宝荣
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三维水生态动力学模型的设计

三维水生态动力学模型的设计邓跃;吴焱;何梦男【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)008【摘要】湖泊的生态系统的恢复是一个长久的过程,而治理湖泊富营养化的根本办法就是对污染源的控制和生态的修复.在此基础上建立三维水生态动力学模型,以太湖为对象,将耦合湖泊生态模型SALMO和水动力模型SELFE,最终对主要的营养盐和产生"水华"的主要蓝藻,绿藻,硅藻这三种藻类进行模拟,准确而又能及时的获取整个湖泊的蓝藻的时空分布和繁殖变化.从而为水华爆发的范围和强度进行预测,在水华管理上发挥作用.%The restoration of ecosystem in lakes is a long process, and the fundamental solution to the eutrophication of lakes is to control the pollution source and restore the ecosystem. On this basis, a three-dimensional hydro-ecological dynamic model was established. Taking Taihu Lake as an object, the coupling lake ecological model SALMO and hydrodynamic model SELFE were established. Finally, the main nutrients and the main cyanobacteria, green algae, diatoms, which produce "algal boom", are simulated, and the temporal and spatial distribution and reproduction changes of cyanobacteria in the whole lake can be obtained accurately and in time. Therefore, the scope and intensity of algal boom outbreak are predicted and play an important role in management of algal boom.【总页数】2页(P200-201)【作者】邓跃;吴焱;何梦男【作者单位】重庆交通大学河海学院,重庆400074;重庆交通大学河海学院,重庆400074;重庆交通大学河海学院,重庆400074【正文语种】中文【中图分类】X524【相关文献】1.理水“纳百川”生态“参天地”—景观生态学运用于大学校园规划设计的思考[J], 涂慧君2.三维设计在宝泉电站水机专业技施设计中的应用 [J], 和扁;严丽3.太湖梅梁湾三维水动力学模型的研究Ⅱ.营养盐随三维湖流的扩散规律 [J], 朱永春;蔡启铭4.景观生态学视野下的城市生态公园设计分析——以成都市活水公园为例 [J], 张振兴;赵春兰5.中水淮河规划设计研究有限公司三维设计回顾与展望 [J], 谢玉强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。