基于EFDC模型的鄱阳湖水位与湖面面积关系分析

发布时间：2020-11-11 13:45

　　 湖泊水位-面积关系是湖泊重要的生态特征之一,也是研究湖泊生态环境的重要参数。鄱阳湖是我国最大的淡水湖,其水位-面积关系对研究鄱阳湖生态环境的变化具有重要意义。目前研究所建立的鄱阳湖水位-面积关系各异,都存在一定的不确定性,其原因在于都忽略了鄱阳湖涨水与退水过程对其水位与面积的影响,也因此无法从根本上合理解释鄱阳湖在同一水位下出现多个湖面面积且差异较大的现象。本文通过EFDC水动力模型获取对应的湖面面积数据,并与实测的水文站水位数据相结合,在通过遥感影像解析了鄱阳湖涨水与退水过程对其水位-面积关系影响的基础上,统计分析了涨水与退水过程的鄱阳湖典型年份实测水位与湖面面积之间的数学关系,从而建立了更加合理的的鄱阳湖水位与湖面面积关系。研究结果如下:(1)在分析不同年份下鄱阳湖星子、都昌、棠荫和康山等4个不同空间位置水文站水位与湖泊水面面积的统计关系时,4个站点中星子站的水位与湖泊水面面积关系最好。(2)在对星子站水位与湖泊水面面积的关系分析中,水位与水面面积的关系均表现出明显的非线性特征,尤其在水位高于15 m时,呈现出典型的“湖相型”特征,而在小于该水位时,则呈现出典型的“河相型”特征。(3)鄱阳湖水面面积与水位关系存在不确定性,主要受鄱阳湖涨水与退水过程中鄱阳湖水面比降不同,导致鄱阳湖存在水位空间分布差异,使其在同一水位下出现多个水面面积。(4)在同一水位条件下,涨水过程中鄱阳湖水面面积往往大于退水过程的水面面积,同时水面面积的增减变化与涨水退水的幅度变化趋势呈一致性,其涨水或退水幅度越大,水面面积增加或减少就越多,反之亦然。(5)涨水与退水过程对鄱阳湖水位与面积的影响主要表现在中低水位,随着水位增长到高水位时,这种影响会越来越小。(6)在涨水与退水过程的典型年份水位与面积关系分析中,通过涨水与退水过程分区的水位与水面面积关系模式的相关性及拟合精度,在不同年型中,都比原先未分区的有所提升。
【学位单位】：江西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P343.3
【部分图文】：

2 研究区概况鄱阳湖是我国第二大湖泊（仅次于青海湖），其面积在我国淡水湖泊中位列第一。鄱阳湖经纬坐标为 28°22′~29°45′N，115°47′~116°45′E，位于赣北部及长江中下游南岸。鄱阳湖湖体分属于江西省的九江市、南昌市和上饶市。湖区地形四周高中间低，湖盆自东南向西北方向倾斜延伸[27]，比降 12 m 至 1 m 之间，湖岸线长约 1200 km，湖泊形态系数为 109，发展系数（弯曲系数）为 6。鄱阳湖湖体通常以处于都昌和吴城之间间的松门山为界，分为南部湖区和北部湖区（或东鄱湖与西鄱湖）。松门山西北为北部湖区，湖面狭窄修长向北延伸至长江主干道，实际上是一狭长通江水道，长达 40 km，宽均 3~5 km，最窄处约 2.8 km。松门山东南为南部湖区，湖面水域辽远开阔，实为鄱阳湖区主体，长达 133 km，最宽处达 74 km[28]。鄱阳湖处于平水位时，其湖面往往高于长江主干道水面，湖水由南向北经湖口灌入长江。经鄱阳湖的调蓄后，其入湖河流的洪峰可减弱15～30%，从而减轻了长江洪峰对其中下游沿岸的侵袭与威胁。

基于 EFDC 模型的鄱阳湖水位与湖面面积关系分析合理的比例系数，使在一个模拟的水文周期中，入流量与出流量大致持平；此外，鄱阳湖的地下水仅占湖泊总水量的 1.3％[43]，且湖区地下水的观测数据较少，因此，地下水问题暂不考虑。模型的气象边界条件包括渡峰坑、虎山、虬津、吴城、永修、李家渡、外洲、万家埠、都昌、康山、棠荫、龙口、星子、梅港和鄱阳等 15 个雨量站逐日降雨数据，鄱阳县、都昌县、星子县、南昌县、九江县、永修县、德安县、余干县等 9 个县气象站的风速、风向、气温、气压、相对湿度、干球与湿球温度、云量等逐日数据（气象站位置见图 4-1）。

图 4-2 鄱阳湖水动力模型的基本参数(a)模型格网的正交性；(b)模型格网的分辨率Figure 4-2 the basic parameters of the hydrodynamic model of Poyang Lake(a) model grid orthogonality; (b) model grid resolution4.3 模型的率定与验证由于全时段模拟工作量太大，又比较耗费时间，所以选取 2000 年 1 月 1日至 7 月 31 日之间的 7 个月时间作为鄱阳湖二维水动力模型的率定时期，该时间段包含了鄱阳湖的丰水期和枯水期，这有利于在率定过程中观测模型对高水位与低水位的模拟效果，同时也有利于提高模型率定的效率，并考验模型的适用性。模型的模拟采用内模式与外模式结合的方法进行，当存在倒灌时采用内模式，无倒灌时则采用外模式；模拟的时间步长采用自适应时间步长模式，自适应时间步长的基本增量为 1s。表 4-1 为模型主要参数的率定结果，表中网格的干湿深度和干湿状态判断的时间步长是模型运行过程中涉及的水陆漫滩区域运动边界干湿格网判断技术中的参数。其中格网干深和格网湿深分别是水陆漫
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本文编号：2879258