滇池湖泊生态系统水动力学模拟

针对滇池富营养化状况,依据滇池生态环境建设规划,在以前研究工作的基础上,综合考虑湿地植物、底泥、水域条件变化,根据水动力学原理建立了垂向平均的二维生态系统水动力学模型,模拟了滇池现有水体、拆除防浪堤水域扩展后水体和滇池湿地建成后总水体3种情况的流场和浓度场,以及入滇河道达标排放后的水质浓度场,分析了湿地植物和水域扩展对滇池流场的影响,以及水域扩展、湿地植物、入湖河流达标排放对滇池水质的影响。结果表明,水域拓展对滇池流场的影响是局部的,湿地植物对滇池流场的影响主要发生在湿地区域。水域拓展对滇池水质具有一定影响,TN、TP平均质量浓度由2.08和0.19 mg.L-1(现有水体)降至1.69和0.16 mg.L-1;人工湿地建设对滇池水体TN、TP浓度影响较大,湿地建成后平均质量浓度降至0.76和0.05 mg.L-1,基本达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质标准;人工湿地建设完成并且入滇池河流达标排放后,TN、TP平均质量浓度分别降至0.17和0.01 mg.L-1,水质明显改善。因此,人工湿地建设及入滇池河流的达标排放对滇池生态环境的改善具有重要作用。

“海洋生态系统动力学模型”课程思政建设探究——以广东海洋大学为例

文章以广东海洋大学为例,首先阐述了“海洋生态系统动力学模型”课程思政建设的重要性,然后论述了“海洋生态系统动力学模型”课程思政建设的路径,包括借助多学科交叉载体,强化课程思政建设;开展课程思政宣讲,加强教师队伍培养;挖掘课程思政内涵,通过实践完善教学模式;渗透生态文明观,进一步拓展课程思政建设。

数字孪生中水动力学模型关键技术研究与应用进展

数字孪生技术正在水利行业快速应用发展。对水利数字孪生建设中水动力学模型的支撑作用进行了梳理分析,提出了水利数字孪生对水动力学模型的需求及解决方法。介绍了水利数字孪生中典型一维无压/有压水动力学模型模拟能力提升关键技术和大范围高精度二维水动力学模型计算效率提升关键技术。详细介绍了发展前沿中的坝堤溃决过程、暴雨山洪等特殊水动力学模型的数值挑战、关键技术、应用场景等方面内容。最后,从水动力学模型维度和功能、预测结果评估与实时校正技术、机理模型和数据驱动模型融合、虚拟计算与物理实体互馈模型等方面对水动力学模型发展方向进行了展望。研究成果可更好地支撑智慧水利建设。

基于水动力学模型和代理模型的水库动库容精细化计算

山区河道型水库存在较大动库容,库容计算不准确使得制定水库调度计划时出现较大偏差。根据水库水面线变化特点引入分段法将水库分段,并结合水动力学模型计算出水库动库容,实现水库动库容的精细化计算。同时针对水动力学模型在调度计划制定的实时计算中所面临的计算效率瓶颈,建立了基于RSMGU和RSLSTM的代理模型。以三峡水库为例,对基于水位—库容曲线所算得的静库容模型,水库动库容与之相比增大了约12%。以2020年汛期#4洪水为例,采用动库容法计算库容,可减小部分下泄流量,进一步发挥水库的防洪兴利能力;发现RSMGU更适合作为水动力学模型的代理模型。

Kriging水动力学代理模型在水库群优化调度中的应用

为解决传统水动力学模型结合调度模型求解耗时长的难题,使用代理模型模拟水动力学模型以提升求解效率。从金沙江下游—三峡梯级水库调度实际出发,结合水动力学和代理模型相关理论,建立了基于Kriging代理模型的水库群多目标调度模型并采用多目标进化算法对模型进行求解,最后采用投影追踪法对得到的多目标帕累托前沿进行决策。研究结果表明,代理模型的平均模拟误差≤1.5%,能够较为精确地替代原有长耗时水动力学模型并结合调度模型给出具有竞争关系的帕累托前沿及合理的折衷方案,对促进梯级水库综合效益发挥提供理论依据。

纸尿裤吸水动力学模型构建与研究

纸尿裤产品开发和质量安全监控中,迫切需要开发一种准确的预测方法来快速评估纸尿裤的吸水性能。然而,纸尿裤的吸水性能受时间、pH、温度和盐浓度等因素的影响。为此,基于先前建立的二阶导数吸水动力学方程,结合溶液pH、温度和离子浓度的影响规律,建立了一种新的半经验模型来预测纸尿裤的吸水性能。结果表明,该模型能较好地预测纸尿裤在不同条件下的吸水率,其实际吸水率与预测吸水率的相对差异在4.5%以内。因此,该模型可为纸尿裤的质量控制提供良好的科学指导。

湖泊生态系统动力学模型研究进展

从系统分析在湖泊生态系统动力学研究中的作用出发,对湖泊生态系统的动力学建模过程、方法和软件等进行了总结.在此基础上,综述了国内外湖泊生态系统动力学模型的发展.从1960年代至今,湖泊生态系统动力学模型从简单的零维模型发展到复杂的水质水动力学生态综合模型和生态结构动力学模型,如LakeWeb模型.中国的湖泊生态系统动力学模型研究始于20世纪80年代,主要集中在滇池、太湖、东湖和巢湖等富营养化严重的湖泊以及其他水体.目前,已经开发一些软件用于湖泊生态系统动力学模拟,主要有CEQUALICM、WASP、AQUATOX、PAMOLARE、CAEDYM等,以及用来模拟湖泊能流的软件ECOPATH.湖泊生态系统动力学模型还在监测、数据共享和模型结构、参数选取和不确定性分析等方面存在不足,需在今后的研究中加以改进.

城市生态系统的动力学演化模型研究进展

从系统分析出发,对城市生态系统的动力学演化模型的发展历程、建模的方法和步骤过程、软件开发方法和目前的模型软件等进行了总结。归纳了城市生态系统的动力学演化建模的方法,主要包括模型定义、模拟、实现、验证、分析和应用等六大步骤。目前国内外用于城市生态系统动力学演化模型的主要方法有:基于数理模型的方法、生态控制论和灵敏度模型、系统动力学模型、多目标规划法等。已经开发的用于城市生态系统的动力学模拟的软件可以划分为两类:基于土地利用和交通规划的专业模型和基于系统动力学和灵敏度模型的一般软件。总结了常用的城市演化模型软件,讨论了模型的研究对象和应用范围。分析了城市生态系统的动力学演化模型建模的不确定性的来源,并指出:向宏观和微观两极化发展是城市生态系统动力学演化模型的发展趋势之一,而与人工智能和地理信息系统等新方法的集成是发展的另一趋势。城市生态系统动力学演化模型的开发前景在于对不确定性问题的定性、定量分析,而多模型的耦合和集成是发展的必然趋势。

海洋生态系统动力学模型及其研究进展

海洋生态系统动力学研究是当前多学科交叉研究的热门领域 ,依据国内外研究进展 ,分别就人们在模型研究中所采用的过程模型、个体模型、种群模型、种间模型及生态系统模型进行了介绍 ,并概述了当前国际上的研究热点全球变化与海洋生态系统动力学研究 。

反应器生态系统两相流变流体动力学数学模型

提出并讨论了反应器生态系统的气液两相流变流体动力学数学模型（考虑了所有非时变液体———牛顿液体、拟塑性液体、胀塑性液体、Ｂｉｎｇｈａｍ液体、屈服拟塑性液体、屈服胀塑性液体———的流变本构方程）。该模型对于分析反应器生态系统中的流动、传热、传质及由此对细胞代谢产生的影响，对研究反应器生态系统中的流变流体动力学、生化反应动力学、细胞生长动力学以及这三种动力学行为之间的循环相互作用，对建立完善的反应器生态系统动力学理论均有重要意义。

La在模拟水生态系统中的动力学行为

采用140La放射示踪技术，研究了稀土元素镧（La）在模拟水生态系统各组分中的迁移分布规律．并建立了相应的数学模型．结果表明，La在模拟水生态系统各组分中的积累率大小依次为：金鱼藻＞底泥＞螺蛳＞鱼，La在系统内的动态变化规律可用封闭分室模型来描述．

海洋生态系统动力学模型研究进展

海洋生态系统动力学模型作为定量地认识和分析海洋生态系统现象的有力工具,近年来得到了长足发展。本文首先回顾了海洋生态动力学模型的发展历史,着重介绍了21世纪以来生态系统动力学模型的三大发展趋势:一是进一步探索海洋生态系统复杂性,二是全球气候变化与海洋生态系统的相互作用;三是不再局限于理论研究,而进入于灾害预报与评估、公共决策等应用领域。其次介绍了海洋生态动力学模型的分类及典型海洋生态动力学数值模型COHERENS的特点、功能和最新的应用情况。最后总结归纳了目前海洋生态动力学模型研究领域的几大问题与挑战,展望了该研究领域未来的发展趋势和方向。

海洋生态系统动力学模型的基本特征及其研究进展

海洋生态系统动力学模型与模拟研究是海洋生态学研究的最重要方面之一。依据近来国内外的研究成果，综述了海洋生态系统动力学数值模拟的目的，该系统的非线性动力学特征及建立数学模型应遵循的原则，动力学模型的分类、结构特征及其发展，其中对近岸区域海洋及河口模型的讨论比较详细。

基于系统动力学的网络信息生态系统运行机理模型及优化策略研究

描述了网络信息生态系统的概念、要素组成并构建了概念模型,分析了网络信息生态系统失衡的原因,从"实现、维持、恢复"3种机制一体化的视角归纳网络信息生态系统平衡运行的驱动因子,利用系统动力学从整体上构建网络信息生态系统的运行机理模型。根据机理建立信息人行为规范化机制、利用本体描述不良信息、制定语义推理规则挖掘潜在不良信息、安装缺陷监测装置修复信息环境漏洞,优化网络信息生态系统的运行效果。

海洋浮游生态系统连续介质动力学模型的建立

运用质点、连续介质和状态变量等观点来描述海洋浮游生态系统，根据生物生命运动、生化反应、水动力学和物质守恒等基本规律，建立海洋浮游生态系统动力学的模型方程。推广地球流体力学的湍流二阶闭合理论，建立实用的雷诺平均生态系统动力学模型方程及其二阶相关项的闭合模型方程，将生态动力学状态变量的湍扩散参数化。本文还讨论了该模型与通常的N-P-Z-D模型的关系，提出了其适用范围。

辽东湾浮游植物分布的生态系统动力学模型

为定量描述辽东湾海区浮游植物的分布状况,以水体叶绿素a浓度为表征指标,采用数值模拟的方法进行了辽东湾海区叶绿素a浓度的时空分布特征研究。首先建立海区的水动力模型,然后引入各水质和生态指标变量之间的生化反应过程,构建海区多因素耦合影响的生态系统动力学模型,并基于辽东湾海域2020年的监测数据进行参数调节和模型验证。结果表明:本文中构建的辽东湾浮游植物分布生态系统动力学模型对各指标的模拟值与实测值吻合良好,均方根误差在15%以内,表明模型精度较高;辽东湾靠近辽河口入海区、葫芦岛和长兴岛附近海区的叶绿素a浓度模拟值明显高于其他海区,辽东湾8月叶绿素a的平均浓度明显高于5月,二者的比值在1.6左右,表明叶绿素a浓度存在明显的季节性分布特征;叶绿素a浓度模拟值在5月中旬达到峰值(13.4μg/L),而后由于藻类呼吸和沉降变化,又引起浓度的显著下降,8月藻类丰度增加,又达到另一个峰值(21.3μg/L),此结果与历年浮游植物观测丰度的分布趋势——双峰结构特征相吻合。研究表明,本文中构建的多因素耦合影响的生态系统动力学模型,对海区生态系统动力学问题具有较高的重演与预测性能,该模型也可应用于海区的生物资源恢复、渔场建设及赤潮预警研究中。

复杂种群生态系统的系统动力学仿真模型初探

本文阐述了纯相互竞争的三种群和一捕食者种群和两食饵种群的复杂种群生态系统的SD建模过程,建立了SD模型和微分方程模型的联系。对后一种生态系统在Takeuchi.Y的基础上增加了延迟和环境干扰,给出了用SD方法研究的某些结果。说明SD方法是定量地研究复杂种群生态系统结构、功能和行为特征的有效方法。

苏南地区农村工业对农业生态系统作用的系统动力学模型

以江苏南部农村工业发达地区的吴江市为研究范例，采用系统动力学模型模拟分析方法，分析农村工业发展对农业生态系统的影响．结果表明，农村工业的发展对农业生态系统有正负两方面的影响，正影响表现为提高农民收入、增加农业投入、转移农村劳力等；负影响表现为导致耕地减少和环境污染等．农村工业实力增强后，若其产值利润以一定的比例用于发展农业和治理环境，将能减弱或避免农村工业给农业生态系统带来的负影响，达到农村工业与农业的协调发展．

EwE模型在水生态系统中的应用研究及长潭水库案例分析

EwE(Ecopath with Ecosim)模型是一种用于定量研究水生态系统食物网结构和能量流动特征的模型。总结了EwE模型中Ecopath、Ecosim、Ecospace和Ecotracer模块的原理,综述了该模型在不同类型水生态系统中的应用研究进展,发现Ecopath可用来评估海洋和淡水生态系统的成熟度并确定关键种和生态容量,明确浮游植物生产量(P)对生态系统总通量(TST)的重要贡献;Ecosim用于在时间尺度上揭示关键种捕捞、港口建设等人类活动对生态系统结构和功能的影响机制;Ecospace可用来阐明海上平台建设、发电厂运行、火山爆发等外部因素影响下渔业经济和生态系统结构的空间差异性;Ecostracer可用来追踪同位素、重金属和新型污染物等物质在食物网中的迁移过程。采用Ecopath分析了长潭水库的营养结构和能量流动,结果表明,长潭水库营养级介于1.000~3.093,食物网结构简单,TPP/TR为2.445,是一个相对成熟的生态系统,能量传递效率较低。未来应加强气候变化和人类活动对水生态系统结构演替的影响研究,推进新污染物在食物网中富集特征研究,为水域生态系统健康状态评估和渔业经济发展政策的调整提供支撑。