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洪泛湖泊水文迟滞研究取得新进展
【发布时间:2017-09-04 】 【 】【打印】【关闭

  水文迟滞(hysteresis)是水文过程的一种非线性特征,表现为两个变量之间关系的非唯一性,其关系参数的确定与变量的变化方向有关,即变量增大或减小,关系曲线是沿着不同的路径变化,常形成一个闭合的圈(又称绳套)。迟滞现象及其特征常用于河流流量-水位关系和土壤水分变化中。 

  鄱阳湖是典型的洪泛型湖泊,张奇课题组近期对其水文过程的研究中发现,鄱阳湖水位-流量关系呈明显的三阶段变化特征,即流量和水位同步快速上升期、流量快速下降和水位缓慢上升期、流量缓慢下降和水位快速下降期。以都昌站为例,从多年平均来看,第一阶段时长为171天,对应鄱阳湖2月至7月中旬的汛期;第二阶段约为27天,对应7月中旬至8月中旬。此时,鄱阳湖流域汛期已过,长江开始进入主汛期;第三阶段167天,对应8月中旬至次年1月末,是长江流量快速下降时期。该三阶段模式刻画了鄱阳湖水位年内变化及其与流量关系的强迟滞效应。 

  进一步的研究揭示,湖泊水位与流量的关系与所考察的位置、流域入湖河流和长江流量有关。迟滞度(无量纲参数,指绳套所包围的面积)对于流域流量为0.4,而对于长江为0.08。湖泊水位与流量的迟滞效应主要受流域流量影响,是长江流量影响程度的5倍。 

  就迟滞效应方向而言,鄱阳湖系统同时存在逆时针和顺时针两个方向的迟滞现象。其归因是鄱阳湖的河流、湖泊和洪泛三种特征的季节性转换及其叠加效应。研究结果丰富了洪泛型湖泊的水文理论,并为解释鄱阳湖水情变化的成因提供了新的理论依据。 

   湖泊不同点位的湖泊面积-水位和湖泊蓄水量-水位关系曲线。红线表示水位上升期,蓝线表示水位下降期。 

基于实测数据多年平均的湖泊水位-流量关系。红点、绿点和蓝点分别表示第一、第二和第三阶段湖泊水文过程 

  Zhang et al., 2015. Hysteretic relationships in inundation dynamics for a large lake–floodplain system. Journal of Hydrology, 527 (4), 160–171.

  Zhang et al., 2017. Characteristics and causal factors of hysteresis in the hydrodynamics of a large floodplain system: Poyang Lake (China). Journal of Hydrology, 553, 574–583.

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