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大型浅水湖泊水动力模型不确定性和敏感性分析
  • ISSN号:1001-6791
  • 期刊名称:水科学进展
  • 时间:2012.2.2
  • 页码:271-277
  • 分类:TV148[水利工程—水力学及河流动力学]
  • 作者机构:[1]河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室,江苏南京210098, [2]河海大学环境学院,江苏南京210098, [3]河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210098
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51009049);国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2010CB951101);水文水资源与水利工程科学国家重点实验室开放研究基金(2010490211)
  • 相关项目:振荡波和单向流共同作用下太湖及其主要支流底泥侵蚀实验
中文摘要:

选取国内外常用的水动力学模型(EFDC)和典型的浅水湖泊(太湖),采用拉丁超立方取样(LHS),研究湖泊水动力模块中常用的5个重要参数(风拖曳系数、床面粗糙高度、涡粘性系数、紊流扩散系数以及风遮挡系数)对湖体水位和流速的影响。结果表明:针对大型浅水湖泊,湖泊岸线形状和湖底地形、湖泊周围地形、湖泊水面风场对模拟结果产生决定性影响。尤其是在湖湾区和周边地形比较复杂的地区,风场参数对水动力模拟结果不确定性的贡献率最大。在垂向上,表层流速受到参数不确定性的影响最大,底层次之,中层最小。床面粗糙高度对水动力模拟结果不确定性贡献率较风场参数要小,水体涡粘滞系数和扩散系数影响则更小。故在选择大型浅水湖泊水动力模型参数时,要充分考虑湖泊岸线和周围地形,着重率定风场参数以及床面粗糙高度。

英文摘要:

This study conducts parametric uncertainty and sensitivity analysis of large shallow lake hydrodynamic models.The Environmental Fluid Dynamics Code(EFDC) model is applied to simulate the flow velocity and water level in Lake Taihu that is characterized by its shallowness and large surface area.The Latin hypercube sampling(LHS) method is used to sample values for five uncertain parameters in the EFDC model,which including the wind drag coefficient,the roughness height,the eddy viscosity coefficient,the turbulent diffusion coefficient,and the wind shelter.The results show that uncertainties of simulated hydrodynamics process exist due to the contributions of model parameter uncertainties.The extents and ranges of uncertainties in large lake hydrodynamic models(e.g.,EFDC) are highly associated with the spatiotemporal distribution of winds,shorelines,lake's bottom topography,and geography around the lake.Among those parameters,the wind drag coefficient and the wind shelter play the most important role in the spatial distribution of modeled velocity and water level,especially in those semi-closure bays and the lake regions with complex topography in the lake.Vertically,the velocity in the surface layer is also largely influenced by the two wind parameters,followed by the velocity of bottom layer,and the middle velocity has a minimal impact.The roughness height also makes a contribution to the uncertainty of simulated hydrological process.However,the uncertainties of viscosity coefficient and turbulent diffusion coefficient have no clear effect on model simulations.Therefore,the wind drag coefficient,the wind shelter,and the roughness height should be paid much attention when calibrating a hydrodynamic model of larg shallow lakes.Additionally,LHS is a cost-effective sampling method to reduce the number of parameters needs to be calibrated and to improve the accuracy of numerical simulations.

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期刊信息
  • 《水科学进展》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国水利部
  • 主办单位:水利部交通运输部 南京水利科学研究院 中国水利学会
  • 主编:张建云
  • 地址:南京市广州路225号
  • 邮编:210029
  • 邮箱:skxjz@nhri.cn
  • 电话:025- 85829770
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-6791
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1309/P
  • 邮发代号:28-146
  • 获奖情况:
  • 全国水利系统优秀期刊、全国中文核心期刊(1996),1999年第三次被评为江苏省优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24332