3、刘永-基于数值模拟的湖泊水质水生态非线性响应行为识别（40页）.pdf

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1、1基于数值模拟的湖泊基于数值模拟的湖泊非线性响应识别非线性响应识别2018-10刘刘 永，梁中耀，张晓玲，邹锐，郭怀成永，梁中耀，张晓玲，邹锐，郭怀成北京大学环境科学与工程学院（PKUCESE）云南省高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室第五届中国水环境模型与智能决策研讨会第五届中国水环境模型与智能决策研讨会玉溪玉溪 在大尺度流域分析和模拟的基础上，以半封闭、交换周期长、高敏感的云南高原湖泊群为长期和持续定点研究对象 聚焦聚焦湖泊湖泊富营养化富营养化的驱动机制及流域优化调控决策的驱动机制及流域优化调控决策北京大学流域科学的研究内容北京大学流域科学的研究内容水位调控水位调控（人工人工）复合作用复合

2、作用响应响应-调控调控湖湖泊泊响响应应协同作用流域调控流域调控湖湖泊泊响响应应氮磷氮磷循环底泥交换藻类吸收死亡释放降雨径流源贡献源贡献流域流域调控调控氮磷氮磷循环循环固氮反硝化降雨降雨（自然自然）城镇源农业源水土流失水位波动水位波动 我们的研究关键词：我们的研究关键词：智智能能流流域域管管理理因果响应调控智能流域管理决策的因果关联与输入-输出响应模拟湖泊富营养化时空耦合分异特征与因果响应模拟v 流域决策的不确定性规划模型v 流域智慧型决策之模拟-优化模型方法v 流域智慧型决策之适应性最优演化模型流域-水体因果关联的集成网络构建与模拟流域-水体响应模型参数估值及不确定性分析流域尺度流域尺度科学问

3、题科学问题：v流域流域-水体因果关联响应及优化调控机制水体因果关联响应及优化调控机制v变化环境下的流域水文、水质响应机理v流域生态系统健康及功能维系的驱动机制v流域生物地化循环的关键过程及因果关联v流域恢复的关键途径与适应性优化调控机制系统系统模型模型层次层次1精细精细模拟模拟层次层次2降尺度降尺度机理机理剖析剖析层次层次3重点重点过程过程科学问题科学问题科学问题科学问题研究内容研究内容研究内容研究内容流流域域综综合合决决策策技技术术优优化化集集成成单项集成评估流域负荷削减工程设计参数与效用函数库湖泊内部工程设计参数与效用函数库实验设计与数据收集、示范工程、高精度数值模型v 水体水质、水生态改

4、善效果预评估v 工程技术实施费用-效益综合评估v 流域最佳管理措施的精细化模拟-优化布局流域及湖泊污染控制工程效用-费用函数库实验设计与数据、示范工程、高精度跨尺度模型机机理理过过程程揭揭示示观测模拟机理流域水环境野外观测和遥感监测数据流域-水体生物地化循环关键响应过程观测持久性有机污染物的湖泊多介质环境过程v 高营养负荷下水体稳态转换的阈值与驱动机理v 流域输入与底泥释放的水体响应协同作用机理v 富营养化对持久性有机污染物传递的影响机理水体关键生态过程的驱动因子及机理实验流域生物地化循环关键驱动因子及过程实验持久性有机污染物的湖泊多介质环境行为模拟科学问题科学问题：v技术优化集成途径与水体响

5、应因果关联技术优化集成途径与水体响应因果关联v单项技术处理效率及环境对象响应机理v技术集成的时空尺度优化配置与评估v面向环境对象的技术集成优化途径与水体响应局地尺度局地尺度科学问题科学问题：v流域流域-水体界面关键过程及耦合生态效应水体界面关键过程及耦合生态效应v不同气象、水动力和生境条件下流域-水体界面关键过程v高营养负荷下水体低氧及稳态转换的阈值、关键因素及边界条件v持久性有机污染物的湖泊多介质环境行为局局地地最最优优控控制制过程尺度过程尺度过过程程机机理理验验证证北京大学流域科学的研究内容北京大学流域科学的研究内容1.湖泊恢复的非线性与时滞性特征湖泊恢复的非线性与时滞性特征2.系统弹性与

6、基于模型的扰动分析系统弹性与基于模型的扰动分析3.湖泊响应的非线性与时滞性表征湖泊响应的非线性与时滞性表征报告提纲报告提纲湖泊恢复的非线性和时滞性湖泊恢复的非线性和时滞性特征特征湖泊富营养化控制的成效与挑战湖泊富营养化控制的成效与挑战v问题：问题：过量氮(N)磷(P)输入、水文波动氮磷累积、湖泊富营养化、低氧、水华爆发当前全球性的环境挑战v基础：基础：流域流域营养物质输移过程及湖泊湖泊水质与水生态响应 湖泊对流域水文干扰及营养湖泊对流域水文干扰及营养物质输入的物质输入的响应响应是否敏感是否敏感？如何基于湖泊富营养化响应如何基于湖泊富营养化响应来有效来有效调控调控流域的输入流域的输入？Sinha