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生态水力学在水利工程生态环境效应模拟调控中的应用发表时间：2018-12-13T09:26:18.187Z 来源：《建筑模拟》2018年第27期作者：丁一桐[导读] 生态水力学是水力学、生物学以及生态学的交叉学科，其研究的重点主要包括水动力对水生态系统的作用机制以及水生态健康的水力调控技术。
丁一桐华北水利水电大学河南省郑州市 450046摘要：生态水力学是水力学、生物学以及生态学的交叉学科，其研究的重点主要包括水动力对水生态系统的作用机制以及水生态健康的水力调控技术。
除此之外，水动力条件对物质生物地球化学过程的影响、生态系统中物种构成、生态功能效应、水生态系统演变对水力的影响等都属于生态水力学研究的内容。
本文将深入探讨生态水力学在水利工程生态环境效应模拟调控中的应用。
关键词：生态水力学；水利工程；生态环境效应；模拟调控前言：近些年来，社会用水需求量的增加以及水污染的日益严重使得水利事业受到了较大的影响。
为了实现水资源的高效应用，我国加大了水利工程的建设力度，如水电工程、水库等。
而工程建设必然会对周边生态环境带来一定的影响，为了将负面影响控制到最低，有必要加强对生态水力学的研究，为工程生态环境效应模拟调控提供帮助。
1.生态水力学概述生态水力学是20世纪90年代兴起的一门交叉性学科，致力于研究水动力学和水生生态系统动力学之间的相互作用[1]。
实际上，生态水力学是环境水力学的一个分支，其研究范围覆盖了生态流量、水环境、生境修复等多个方面。
目前，生态水力学领域每两年会召开一次国际性大会，且形成了专业的国际学术期刊。
结合生态水力学的发展来看，其研究内容大致可以概括为两个方面：其一，水文情势和水动力条件变化对水生态系统的影响。
例如，人类的水利工程建设活动会对自然河流的能量场、生物场等产生破坏，进而对生源要素在河流中的生物地球化学行为造成影响，最终结果就是河流生态系统的功能以及其中的物种构成会发生一定的变化[2]。
院系所、一级学科、专业、研究方向指导老师考试科目拟招人数备注001水利与环境学院(拟招74人)一级学科：0815水利工程081501水文学及水资源01水文预报与水库优化调度02水信息学03水资源保护与利用01陈求稳、戴会超、董晓华、李英海、刘冀、徐刚02陈求稳、戴会超、董晓华、徐刚、成筠03陈求稳、董晓华、杜发兴、黄应平、刘冀、吕翠美、彭涛、肖尚斌、高勇、王雨春①101思想政治理论②201英语一③301数学一④812水文学原理或813水力学(一)6复试笔试科目：工程水文学同等学力加试科目：①水利工程概论②水资源规划及利用081502水力学及河流动力学01工程水力学02河流环境与生态及水力学03流体力学理论及数值模拟方法01戴会超、陈和春、高柱、郭红民、王雨春02陈求稳、戴会超、黄应平、高柱、王从锋03柴军瑞、戴会超、陈和春、高柱①101思想政治理论②201英语一③301数学一④813水力学(一)6复试笔试科目：水工建筑物同等学力加试科目：①工程水文学②水利工程施工081503水工结构工程01高坝设计理论及方法02水工结构计算理论与方法03坝基与高边坡分析理论04水工建筑物安全监控与现代测试技术01柴军瑞、黄达海、刘德富、田斌、黄宜胜、彭辉、彭云枫、吴海林、姚惠芹、郭光文、孙役、杨启贵02田斌、刘章军、彭辉、田东方、童富果03田斌、孟永东、杨学堂04田斌、周宜红、孟永东、王从锋、姚惠芹①101思想政治理论②201英语一③301数学一④811材料力学(一)或813水力学(一)19复试笔试科目：水工建筑物同等学力加试科目：①工程水文学②水利工程施工081504水利水电工程01水利水电工程施工技术02水利水电工程系统仿真03施工组织管理04水电站结构与地下工程05施工水力学与导流工程01李建林、郭红民、黄建文、燕乔、任玉珊、吴晓铭02戴会超、黄达海、黄建文、赵春菊03周宜红、蔡宜洲、黄建文、孟永东、燕乔、赵春菊、毕亚雄、黄金林、谭少华、尹志刚、周厚贵04李建林、刘德富、田斌、吴海林05周宜红、陈和春、周厚贵①101思想政治理论②201英语一③301数学一④811材料力学(一)或813水力学(一)19复试笔试科目：水利工程施工同等学力加试科目：①水工建筑物②工程水文学※0815Z1生态水利学01水利工程的生态环境效应与调控02水污染控制与生态恢复03生态水利工程规划与设计01 刘德富、陈求稳、肖尚斌、黄钰铃02 黄应平、李瑞萍、王海云03 许文年、王从锋①101思想政治理论②201英语一③301数学一④811材料力学(一)或813水力学(一)5复试笔试科目：水工建筑物同等学力加试科目：①工程水文学②生态学一级学科：0801力学080104工程力学01结构抗震可靠性理论及应用02材料疲劳损伤及工程应用03岩土力学及工程应用01田斌、刘章军02黄达海、黄耀英、彭辉、田斌、叶永03陈洪凯、黄耀英、黄宜胜、李建林、孟永东、王炎廷、杨学堂①101思想政治理论②201英语一③301数学一④811材料力学(一)或815理论力学(一)5复试笔试科目：弹性力学同等学力加试科目：①结构力学②混凝土结构04爆炸力学及工程应用05环境岩土和地质灾害力学04田东方、姚金阶05柴军瑞、陈洪凯、李建林、许文年、孟永东、童富果、叶永一级学科：1201管理科学与工程087100管理科学与工程01水利水电工程管理02安全技术与安全管理03工程风险与保险04项目管理技术05水资源与水库管理01周宜红、安慧、陈钢、郭琦、黄建文、江新、郑霞忠、吴卫江02郑霞忠03安慧、郭琦、黄建文04周宜红、安慧、郭琦、黄建文、江新、王海云、郑霞忠、王先甲、郑丙辉05董晓华、杜发兴、江新①101思想政治理论②201英语一③301数学一④816工程经济学(一)14复试笔试科目：工程项目管理同等学力加试科目：①管理学②运筹学002土木与建筑学院(拟招48人)一级学科：0814土木工程081401岩土工程01卸荷岩体力学理论及应用02岩土工程中的计算机方法03非饱和土力学理论及应用04岩土工程稳定分析及加固05边坡防护及生态恢复06环境岩土工程01李建林、王乐华02郑宏、张国栋、徐连民、罗先启、孙大伟、吴剑、江巍03王世梅、张华、陈勇、谈云志、汤艳春04李建林、王世梅、卢应发、程圣国、王乐华、雷进生、周建军、张振华、王志俭、江巍、刘杰、高德军05许文年、郎煜华、刘刚06卢应发、张国栋①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801材料力学12复试笔试科目：工程地质同等学力加试科目：①土力学②岩石力学081402结构工程01混凝土结构设计理论与应用02钢结构设计理论与方法03结构抗震及振动控制04混凝土材料及特性研究05基础工程理论与应用01彭刚、徐港、陈池、张京穗、李仁平、周万清、杨俊、杨建02余岭、彭刚03彭刚、余岭、吴小勇04彭刚、李文伟、徐港、高德军、彭艳周05李仁平、周万清、刘敬辉①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801材料力学12复试笔试科目(任选一门)：①混凝土结构设计原理②钢结构同等学力加试科目：①土木工程施工②工程力学081405防灾减灾工程及防护工程01地质灾害防治理论与方法02地质灾害预测、预报研究03水灾害及其防治研究04土木工程减振抗震技术研究05结构健康诊断与加固研究01张国栋、许文年、易武、程圣国、周建军、曾怀恩、吴剑、汤艳春、郎煜华02王尚庆、张国栋、罗先启、陆付民、易庆林、易武、张业明、肖诗荣、张振华、伍岳03张华、刘刚04彭刚、姜袁05余岭、徐港、雷进生、吴小勇①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801材料力学9复试笔试科目：工程地质同等学力加试科目：①地质灾害机理与防治②地质灾害监测与预测预报081406桥梁与隧道工程01桥梁结构设计理论及损伤识别与健康监测新技术02桥梁结构检测与加固新技术及振动控制理论01余岭、杨俊、谈云志、周万清02余岭、杨俊、谈云志、周万清①101思想政治理论②201英语一③301数学一④803结构力学(含动力学)7复试笔试科目：桥梁工程同等学力加试科目：①结构设计原理②土力学与基础工程一级学科：0818地质资源与地质工程081803地质工程01水电枢纽高边坡及坝基稳定与加固02地质灾害监测预报理论与方法03工程地质及工程环境04工程岩土体稳定性05地质工程数值模拟01李建林、蔡德所、王乐华、孙大伟02王尚庆、陆付民、易庆林、易武、卢书强、曾怀恩、伍岳、尚敏03孟召平、王世梅、易武、张业明、肖尚斌、卢书强04李建林、王乐华、刘杰、易武、肖诗荣、涂鹏飞05郑宏、王世梅、陈勇①101思想政治理论②201英语一③302数学二④802工程地质学8复试笔试科目：岩土力学同等学力加试科目：①岩土工程堪查②工程地质分析原理003机械与材料学院(拟招48人)一级学科：0802机械工程080201机械制造及其自动化01结构成形技术及控制02现代制造技术及应用03制造系统调度、规划与管理04材料制备技术及应用01游敏、丰平、付建科、张明松、吴海华02田启华、李力、李立军、陈从平03吴正佳、曾孟雄、杜轩04李东升、丰平、杨学林、孙小华、刘文俊、孙宜华、赵君、徐喻琼、黄才华、倪世兵、余海洲、叶喜葱、赵光伟①101思想政治理论②201英语一③301数学一④821机械设计或824机械工程材料12复试笔试科目(任选一门)：①机械原理②材料综合知识及应用同等学力加试科目：①理论力学②机械设计基础080202机械电子工程01状态检测与故障诊断02机电控制技术及应用03机电一体化系统设计04流体传动与控制01李力、赵新泽、赵春华、吴刚02汤双清、张发军、刘芙蓉03曾孟雄、张屹、陈从平04赵新泽、谭宗柒、陈从平、余万①101思想政治理论②201英语一③301数学一④821机械设计或823机械工程控制基础或825机械工程测试技术8复试笔试科目：机械原理同等学力加试科目：①理论力学②机械设计基础080203机械设计及理论01摩擦学及其应用技术02机械结构强度与可靠性设计03特种装备与结构设计技术04现代设计理论与方法01赵新泽、赵春华、吴刚02游敏、朱大林、燕怒、付建科、徐喻琼03朱大林、方子帆、谭宗柒、廖湘辉、陈永清04汤双清、田启华、郑小玲、张屹、吴刚、杜义贤、杜轩、王林军①101思想政治理论②201英语一③301数学一④821机械设计或822理论力学12复试笔试科目：机械原理同等学力加试科目：①材料力学②机械设计基础080204车辆工程01车辆系统动力学与控制02工程车辆设计及理论03新能源车辆设计及理论04车载新型电池材料与器件研究01方子帆、张发军、张屹02廖湘辉、陈永清、张明松、杜义贤03方子帆、谭宗柒、张屹04杨学林、孙小华、倪世兵①101思想政治理论②201英语一③301数学一④821机械设计或823机械工程控制基础或824机械工程材料8复试笔试科目(任选一门)：①机械原理②材料综合知识及应用同等学力加试科目：①理论力学②机械设计基础※0802Z1新能源材料与器件01储能/动力电池材料及应用02光伏/电介质材料及器件03功能晶态友好材料01杨学林、倪世兵02孙小华、孙宜华、黄才华03李东升、赵君①101思想政治理论②201英语一③301数学一④826材料科学基础或824机械工程材料8复试笔试科目(任选一门)：①材料综合知识及应用②机械原理同等学力加试科目：①材料物理化学②机械设计基础004电气与新能源学院、新能源研究院(拟招70人)一级学科：0808电气工程080802电力系统及其自动化01电力系统运行与控制02电力系统保护03水电站仿真与控制04电力市场与电力营销05输电线路理论研究06输电线路工程技术01汪芳宗、周云海、李咸善、刘会家、程永权、张涛02林湘宁、袁兆强、李文武、邹宇兵03李咸善、胡翔勇、吴成明、李文武04吉培荣、游文霞、吴成明、夏昌浩、陈科基05孟遂民、江全才、高虹亮、高广德06江全才、孟遂民、高广德、高虹亮、文中、张建功、张广州①101思想政治理论②201英语一③301数学一④831电路或833架空输电线路设计(仅研究方向5、6可选)30复试笔试科目(任选一门)：①电力系统分析②电力电子技术③电力系统基础(仅研究方向5、6可选)同等学力加试科目：①电子技术基础②C语言程序设计080803高电压与绝缘技术01高压电力设备试验与绝缘诊断技术02高压输电线路状态监测、状态评估与检修技术03电磁环境与电力系统电磁兼容01胡汉梅、王成江、张涛02王成江、高虹亮、李亚莎03李亚莎、刘会家、胡汉梅①101思想政治理论②201英语一③301数学一④831电路10复试笔试科目：①高电压技术同等学力加试科目：①电子技术基础②C语言程序设计080804电力电子与电力传动01电能变换与控制02电力电子在电力系统中的应用03电机与电气系统智能控制04电能质量检测与谐波治理01高学军、姚明仁、樊晓虹02高学军、王归新、冉华军、赵亮方03王归新、陈堂贤、向小民04向小民、陈堂贤、王辉①101思想政治理论②201英语一③301数学一④831电路10复试笔试科目：电力电子技术同等学力加试科目：①电子技术基础②C语言程序设计※0808Z1新能源发电技术01风力发电技术02太阳能发电技术03新能源电力系统控制与优化01黄悦华、汪芳宗、高学军、王归新、王凌云02王归新、谭新玉、冉华军、陈堂贤03汪芳宗、王仁明、周云海、潘礼庆、谭新玉、王凌云①101思想政治理论②201英语一③301数学一④831电路10复试笔试科目(任选一门)：①电力电子技术②电力系统分析③普通物理(仅研究方向2可选)同等学力加试科目：①电子技术基础②C语言程序设计一级学科：0811控制科学与工程081101控制理论与控制工程01复杂混合系统分析与控制02工业过程计算机控制技术03智能运动控制与机器人04现代检测与控制技术05系统分析与决策06模式识别与智能系统01王仁明、吴正平、吴先用、廖道争、王凌云02施保华、蒋冰华、高学军、黄悦华、郑胜、王凌云03廖道争、王仁明、孙坚、吴正平、郭贵莲04黄悦华、黄敬尧、施保华、向学军、高学军、万钧力、严朝军、蒋冰华05 游文霞、吉培荣、崔志强06郑胜、吴正平、向学军①101思想政治理论②201英语一③301数学一④831电路10复试笔试科目(任选一门)：①自动控制理论②计算机控制技术同等学力加试科目：①传感器与检测技术②电器与可编程控制器005计算机与信息学院(拟招28人)一级学科：0812计算机科学与技术081201计算机系统结构01计算机网络与网络安全02嵌入式系统与移动计算03无线传感器网络04并行与分布式处理05信息系统集成01徐守志、贺鹏、栾国森、康小军、蒋廷耀、龚本灿02陈慈发、任东、刘军清、陈晓辉、陈鹏、徐守志、龚国强、田卫新、孙水发、徐光柱03徐守志、陈慈发、陈晓辉、龚本灿、龚国强、刘军清、覃琴、曾菊玲04蒋廷耀、贺鹏、王安慧05刘勇、余肖生、周学君、康小军、蔡政英、王缓缓①101思想政治理论②201英语一③301数学一④408计算机学科专业基础综合5复试笔试科目(任选一门)：①数据库原理与应用②微型计算机技术同等学力加试科目：①C语言程序设计②电子技术基础(数字部分)081202计算机软件与理论01软件工程新技术与方法02高性能计算03数据库与数据挖掘04软件可靠性与测试技术01蒋廷耀、王安慧、刘勇02蒋廷耀、陈慈发、徐义春、雷帮军、陈鹏03周学君、康小军、徐义春、田卫新、栾国森04蒋廷耀、王安慧、栾国森①101思想政治理论②201英语一③301数学一④408计算机学科专业基础综合5复试笔试科目(任选一门)：①数据库原理与应用②微型计算机技术同等学力加试科目：①C语言程序设计②电子技术基础(数字部分)081203计算机应用技术01模式识别与智能信息处理02计算机图形图像处理03物联网技术与应用04企业信息化技术与应用05多媒体信息处理与通信06精准农业信息化技术01杨先一、孙水发、董方敏、刘勇、陈鹏、郑胜、徐义春、徐光柱、任东、夏平、雷帮军、王安慧、田卫新、邹耀斌、赖家俊、王俊英02董方敏、蒋廷耀、刘勇、陈鹏、夏平、孙水发、徐光柱、任东、魏宁、邹耀斌、王俊英03陈慈发、任东、刘军清、贺鹏、陈晓辉、陈鹏、徐守志、康小军、龚国强、田卫新、肖敏、曾菊玲04余肖生、康小军、蔡政英、王缓缓05夏平、刘军清、孙水发、雷帮军、龚国强、覃琴、曾菊玲06任东、刘军清、刘勇、孙水发、陈晓辉、陈慈发、徐光柱、董方敏、王安慧、魏宁、杨先一、赖家俊、肖敏①101思想政治理论②201英语一③301数学一④408计算机学科专业基础综合5复试笔试科目(任选一门)：①数据库原理与应用②微型计算机技术同等学力加试科目：①C语言程序设计②电子技术基础(数字部分)一级学科：0835软件工程083500软件工程01嵌入式软件与系统02多媒体信息处理与应用03物联网技术与应用系统04可信软件05企业信息化系统06智能软件与知识系统07地理信息系统与应用01陈慈发、徐守志、陈晓辉、龚国强、孙水发02孙水发、刘勇、董方敏、任东、刘军清、夏平、龚国强、陈鹏、徐光柱、魏宁、覃琴、邹耀斌、王俊英、曾菊玲03徐守志、陈慈发、贺鹏、任东、龚本灿、孙水发、陈晓辉、龚国强、徐光柱、肖敏、曾菊玲04蒋廷耀、徐义春、王安慧、栾国森、蔡政英05余肖生、康小军、刘勇、周学君、田卫新、王缓缓06雷帮军、刘勇、郑胜、董方敏07任东、刘勇、蒋廷耀、肖敏①101 思想政治理论②201 英语一③302 数学二④838 数据结构或839计算机网络13复试笔试科目(任选一门)：①数据库原理与应用②软件工程同等学力加试科目：①C语言程序设计②专业综合006经济与管理学院(拟招34人)一级学科：1201管理科学与工程120100管理科学与工程01管理科学理论与应用02水库移民管理03国际工程商务管理04物流与电子商务05生产运作管理01蔡厚清、何伟军、王建平、贾立敏02段跃芳、周银珍、贾立敏03邓曦东、林青、李欣红04黄正伟05戴发山06王宝成、朱静、李见顺①101思想政治理论②201英语一③303数学三④841技术经济学8复试笔试科目：管理学同等学力加试科目：①企业战略管理②管理信息系统06应急与安全管理一级学科：1202工商管理120201会计学01会计理论与方法02审计理论与方法03财务理论与方法04投融资管理05资本市场研究01王小宁02王小宁03戚拥军、王小宁04邓曦东、田野、戚拥军、刘浩05张小艳、尹开国、钟海燕、徐清海①101思想政治理论②201英语一③303数学三④842会计学7复试笔试科目：管理学同等学力加试科目：①审计学②财务管理120202企业管理01企业战略管理02人力资源管理03创新与创业管理04营销管理05风险与危机管理01黄昌富、张铭、徐清海、贾立敏02蔡厚清、李齐放、孙达林、周银珍、贾立敏03何伟军、张铭、张雄林04张雄林05邓曦东、朱静、王宝成①101思想政治理论②201英语一③303数学三④843企业战略管理7复试笔试科目：管理学同等学力加试科目：①运营管理②营销管理120203旅游管理01旅游开发与规划02旅游产业发展03旅游公共管理04旅游企业管理01阚如良、赵大友02詹丽、贾立敏03阚如良、朱静04阚如良、詹丽①101思想政治理论②201英语一③303数学三④844旅游学5复试笔试科目：管理学同等学力加试科目：①旅游开发与规划②企业战略管理120204技术经济及管理01技术经济评价理论与方法02技术创新管理03投资决策分析04知识产权与风险投资05工程移民与区域开发06房地产经营与管理01何伟军、郭琦、张雄林、林青、贾立敏02何伟军、张雄林03何伟军、邓曦东、曾宇平、刘浩、王小宁、张小艳、王建平、徐清海04张雄林、邓曦东05段跃芳、何伟军、田野、林青、贾立敏06孙海兵、邓曦东、贾立敏①101思想政治理论②201英语一③303数学三④841技术经济学7复试笔试科目：管理学同等学力加试科目：①管理经济学②企业战略管理007医学院(拟招80人)一级学科：0710生物学071003生理学01神经生理学02心血管生理学03痛觉生理学01杨红卫02张世忠03何治①101思想政治理论②201英语一③760生物化学④869生理学2复试笔试科目：分子生物学同等学力加试科目：①医学免疫学②细胞生物学071010生物化学与分子生物学01生物大分子的结构和功能研究02重大疾病发生分子机制及治疗研究03分子治疗04药物靶点的筛选平台01刘森、王南平02王艳林、李志红03刘朝奇04盛德乔①101思想政治理论②201英语一③760生物化学④860细胞生物学6复试笔试科目：分子生物学同等学力加试科目：①医学微生物学②医学免疫学一级学科：1001基础医学100101人体解剖与组织胚胎学01生殖系统肿瘤的预防与治01肖长义、张长城①101思想政治理论1复试笔试科目：疗02疾病的分子发病机制及靶向治疗02张瑞涛②201英语一③306西医综合④无组织胚胎学同等学力加试科目：①医学微生物学②细胞生物学100102免疫学01分子免疫学02肿瘤免疫学03免疫治疗学01刘朝奇、盛德乔、杨唐斌02王嘉军、宋银宏03王磊①101思想政治理论②201英语一③306西医综合④无8复试笔试科目：医学免疫学同等学力加试科目：①医学微生物学②细胞生物学100103病原生物学01病毒性疾病分子发病机制与治疗02感染与免疫03分子病毒学01柳长柏、刘森02韩莉03李志红①101思想政治理论②201英语一③306西医综合④无2复试笔试科目：医学微生物学同等学力加试科目：①医学免疫学②细胞生物学100104病理学与病理生理学01肿瘤病理02病理生理学03毒理学01黄利鸣02王志强03刘慧刚①101思想政治理论②201英语一③306西医综合④无5复试笔试科目：病理学同等学力加试科目：①人体解剖学②组织胚胎学一级学科：1002临床医学100201内科学01心血管系统疾病及风湿免疫02内分泌系统疾病03消化系统疾病04血液系统疾病05呼吸系统疾病06肾病01杨俊、丁家望、周敬群、李俊明、李书国、崔向军02邹秀兰03仝巧云、吴发明、郑世华、张佳光、陈一东04朱晓宣、骆社丹05陈世雄、高宝安、王迎难06夏敬彪①101思想政治理论②201英语一③306西医综合④无12复试笔试科目：内科学同等学力加试科目：①病理生理学②病理学100202儿科学01儿童呼吸和变态反应01王敏①101思想政治理论②201英语一③306西医综合④无1复试笔试科目：儿科学同等学力加试科目：①病理生理学②病理学100204神经病学01缺血性脑血管病的基础与临床研究01周敬华①101思想政治理论②201英语一③306西医综合④无1复试笔试科目：神经病学同等学力加试科目：①病理生理学②病理学100207影像医学与核医学01超声影像02介入影像03 CT、MR及核医学的功能开发与临床应用01赵云02周军、李红03余成新①101思想政治理论②201英语一③306西医综合④无5复试笔试科目：医学影像学同等学力加试科目：①人体解剖学②病理学100210外科学01普通外科学02神经外科学03泌尿外科学04骨外科学05胸外科学01陈爱军、郑军、胡军、章园02王雄伟、艾文兵、赵东刚、田春雷03董自强、陈晓波、周天贵、胡传义、聂勇04杜远立、鲍同柱、李新志、李坚、赵红卫、杨朝晖、徐亮05张松林①101思想政治理论②201英语一③306西医综合④无14复试笔试科目：外科学同等学力加试科目：①人体解剖学②病理学100211妇产科学01生殖内分泌01佐满珍①101思想政治理论5复试笔试科目：02围产医学03妇科肿瘤02李志英03叶红②201英语一③306西医综合④无妇产科学同等学力加试科目：①病理生理学②组织胚胎学100212眼科学01白内障02青光眼03眼表疾病与眼视光学01王平02霍鸣03江萍、邹媛①101思想政治理论②201英语一③306西医综合④无1复试笔试科目：眼科学同等学力加试科目：①病理学②组织胚胎学100214肿瘤学01肿瘤分子病理学02恶性肿瘤的规范化综合治疗03肿瘤中医药治疗01王艳林02许新华03陈涛①101思想政治理论②201英语一③306西医综合④无1复试笔试科目：肿瘤学同等学力加试科目：①病理学②组织胚胎学100217麻醉学01临床麻醉01简道林①101思想政治理论②201英语一③306西医综合④无1复试笔试科目：麻醉学同等学力加试科目：①病理生理学②生理学100218急诊医学01中毒的救治和危重病的生命支持基础与临床02多器官功能损伤的基础与临床01张希洲02余旻①101思想政治理论②201英语一③306西医综合④无1试笔试科目：急诊医学同等学力加试科目：①病理生理学②生理学一级学科：1007药学100706药理学01基础药理学02分子药理学03中药药理04临床药理学01郑卫红02何治、王婷03陈涛、袁丁、张长城、梅志刚、李世刚、卢训丛、张晶04王燕燕、邢翔飞、崔洁①101思想政治理论②201英语一③306西医综合或769药学综合④无14复试笔试科目：药理学同等学力加试科目：①病理生理学②组织胚胎学008文学与传媒学院(拟招46)一级学科：0401教育学040101教育学原理01教育基本理论02教师教育与基础教育研究03德育原理与改革01黄首晶02李素芹03杨黎明①101思想政治理论②201英语一③311教育学专业基础综合或312心理学专业基础综合④无5复试笔试科目(任选一门)：①教育原理②心理学导论同等学力加试科目：①教育概论②普通心理学040102课程与教学论01语文课程与教学论02数学课程与教学论03英语课程与教学论04体育课程与教学论05音乐课程与教学论06美术课程与教学论07书法课程与教学论01赵乔翔02王高峡、柳福祥03胡晓琼、雷卿04喻坚、王炳华、贺道远05孙瑜、陈宇京06王祖龙、周传发07周德聪①101思想政治理论②201英语一③311教育学专业基础综合或312心理学专业基础综合④无2复试笔试科目(任选一门)：①教育原理②心理学导论同等学力加试科目：①教育概论②普通心理学040106高等教育学01高等教育管理02高校德育与大学生心理发展03高等教育与区域经济发展04文化传承与高等教育01李建林、李素芹、杨光钦02黄首晶、杨黎明03何伟军、张朔、王德广04谭志松、赵军①101思想政治理论②201英语一③311教育学专业基础综合或312心理学专业基础综合④无5复试笔试科目(任选一门)：①教育原理②心理学导论同等学力加试科目：①教育概论②普通心理学040108职业技术教育学01职业教育管理02教师继续教育03比较职业教育01李素芹02杨黎明、黄首晶03赵军①101思想政治理论②201英语一③311教育学专业基础综合或312心理学专业基础综合④无1复试笔试科目(任选一门)：①教育原理②心理学导论同等学力加试科目：①教育概论②普通心理学※0401Z2 民族教育学01区域民族教育研究02教育与民族文化保护传承研究01谭志松、吴正彪02朱祥贵①101思想政治理论②201英语一③311教育学专业基础综合或312心理学专业基础综合④无2复试笔试科目(任选一门)：①教育原理②心理学导论同等学力加试科目：①教育概论②普通心理学※99J1教育管理学01教育经济与管理研究02教育行政管理研究（学校教育管理）03比较教育管理研究01王德广、何伟军02 张朔、李建林03 黄首晶①101思想政治理论②201英语一③311教育学专业基础综合或312心理学专业基础综合④无2复试笔试科目(任选一门)：①教育原理②心理学导论同等学力加试科目：①教育概论②普通心理学一级学科：0501中国语言文学050101文艺学01中国古代文论与文化02当代文论与文化03中西比较诗学04民间文艺学01邓新华、边利丰02桑大鹏、刘月新03李文斌04郭勇①101思想政治理论②201英语一③781文艺理论④881中外文学5复试笔试科目：中外文学理论同等学力加试科目：①批评理论与写作②语言学概论050102语言学及应用语言学01语言理论与应用02语文教育研究03对外汉语教学01周卫华、谭晓平02赵乔翔03刘传清、吴芳①101思想政治理论②201英语一③782理论语言学④882汉语语言学5复试笔试科目：现代汉语同等学力加试科目：①语言学概论②中国语言学史050103汉语言文字学01汉字学02现代汉语语法03古典文献及语言研究01王作新、袁金平02黄婉梅、杨作玲03罗凌①101思想政治理论②201英语一③782理论语言学④882汉语语言学6复试笔试科目：现代汉语同等学力加试科目：①语言学概论②中国语言学史050105中国古代文学01先秦两汉魏晋南北朝文学02唐宋文学03元明清文学01彭红卫、李建国02邓莹辉、黄威03王前程①101思想政治理论②201英语一③783文学理论④884中国古代文学史6复试笔试科目：文学批评写作同等学力加试科目：①古代汉语②中外文学基础。
湖泊三维水动力—水温耦合模型及其应用研究康玲;靖争【摘要】水温是湖库科学研究中的重要环境因子之一,是认识水体各种理化生现象和动力过程的基础.水温很大程度由太阳辐射决定,最新研究成果表明水体与床体的热交换收支对浅水湖泊垂向水温分布也有很大影响.研究湖泊热循环规律,选择合适的水气热交换计算方法,通过联立CE-QUAL-W2底部热交换模型方程和一种改进的床体热平衡方程求得水体-床体热通量.基于σ坐标变换和相关定解条件建立三维水动力学-水温耦合模型,采用有限差分法对模型方程进行求解.以武汉市东湖为研究对象,根据东湖1978年7月的定点观测资料进行水温模拟,探究东湖水温月变化、日变化过程.【期刊名称】《中国水利》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】5页(P22-25,21)【关键词】水动力模型;水温模型;水体-床体热交换;数值解法【作者】康玲;靖争【作者单位】华中科技大学水电与数字化工程学院,430074,武汉;华中科技大学水电与数字化工程学院,430074,武汉【正文语种】中文【中图分类】TV143湖泊是重要的城市水体形态，具有调蓄雨水、维持生物多样性、美化环境等功能。
水温是影响水生动植物生长、繁衍和迁徙的重要因素之一。
然而，随着气候变化和城市化等多因素影响，湖泊的增温极大地改变了水生生物的习性、活动规律和代谢强度，从而影响到水生生物的分布和生长繁殖。
因此，对湖泊热学机理的正确认识和水温时空变化过程的准确预测是解决上述问题的关键。
深水型湖库的水温分布是众多学者研究的焦点之一。
最新研究成果表明，浅水湖泊也可能出现持续数日甚至更久的热力分层现象。
湖泊出现明显热分层会造成一系列生态响应，如湖流分层流动、表底层水质浓度差异、种群结构及富营养化过程发生变化。
对湖泊热循环机理及热分层规律的准确认识，有助于更好地理解水体的物理、化学和生物过程，为改善湖泊水环境提供技术支撑。
由于水体与床体的热交换通常远小于水气界面的热交换，在模型中通常被忽略。
生态水力学研究进展(一)摘要：生态水力学是水利科学发展到较高级阶段出现的新兴学科，在近年由于包括水利建设在内的人类活动规模不断扩大，对于自然生态系统所产生的胁迫和压力不断加大，在某些地区出现了严重的生态环境恶化的事例。
关键词：生态水力学生态水力学是水利科学发展到较高级阶段出现的新兴学科，在近年由于包括水利建设在内的人类活动规模不断扩大，对于自然生态系统所产生的胁迫和压力不断加大，在某些地区出现了严重的生态环境恶化的事例。
概括起来，可以有以下几方面的明显表现：大规模的水坝建设使得水库对河川径流的调节能力日益加大，有些流域的水库调节库容接近或超过河川的多年平均径流量，以至造成水坝下游河流水量的减少，甚至干枯。
这将造成下游河床的萎缩，对河流生态系统造成毁灭性的灾害。
同时，水坝的建设造成水流连续性、河床连续性、生态连续性的破坏，并在上游造成大面积的淹没，大量移民又要造成许多新的环境问题。
河流的防洪标准不断提高，河流两岸的堤防越来越高，使得河流两岸的洪泛区域与河流的水循环分离，河流两岸的湿地消失，地下水得不到河流的补充，使得两岸广阔洪泛平原的生态状况日益恶化。
大量兴建的水资源开发工程造成流域水资源的过度开发利用，结果是流域地下水位下降、地表河流和湖泊萎缩、植被干枯，生态环境恶化。
在近海地区由于地下水的降低，海水入侵地下水，造成地下水的污染。
概括来说，大量水利工程的建设对流域水循环的影响最大，主要表现是：流域水循环的短路化，流域水循环的速度加快，降雨产汇流的速度加快，流域降雨很快汇入河道，泄入大海。
流域水循环的绝缘化，洪水只在大堤的范围内流动，不再泛滥。
河流两岸的广大洪泛区不再受到洪水的侵扰，但是也失去了洪水对地下水的补充和清洗。
流域的水循环与河流的水循环绝缘化。
流域生态系统的孤立化，流域的水绿生态网络被切断、阻隔，流域内的生物群落被局限在某一固定区域，不能自由移动，捕食和交配不能正常进行，造成生物群落的退化和灭绝。
参考文献分析参考文献分析 (1)1.柴春岭.基于可变模糊集理论的水文水资源系统模拟、评价与决策方法及应用[D]. 大连理工大学, 2008. (2)2.王淑英. 水文系统模糊不确定性分析方法的研究与应用[D]. 大连理工大学, 2004.33.苏凤阁. 大尺度水文模型及其与陆面模式的耦合研究 [D]. 河海大学, 2001. (4)4.郑毅. 北运河流域洪水预报与调度系统研究及应用[D] . 清华大学, 2009. (4)5.杨萍. 青海湖小冰期以来的气候变化及其水文效应[D]. 兰州大学, 2009. (5)6.李昊睿. 陆面数据同化方法的研究[D]. 兰州大学, 2007. (7)7.马旭林. 基于集合卡尔曼变换（ETKF）理论的适应性观测研究与应用. 南京信息工程大学, 2008. (7)8.谢红琴. MM5－卫星数据变分同化方法及气象预报应用研究. 中国海洋大学, 2003. (9)9.孙安香. 数值气象预报变分同化的伴随模式并行计算 . 中国人民解放军国防科学技术大学, 2002. (10)10.张卫民. 气象资料变分同化的研究与并行计算实现. 国防科学技术大学, 2005.1111．王东伟. 遥感数据与作物生长模型同化方法及其应用研究. 北京师范大学, 2008. (12)12. 马寨璞. 海洋流场数据同化方法与应用的研究 . 浙江大学, 2002. (14)13. 王跃山. 数据同化—它的缘起、含义和主要方法 (15)14.王文. 水文数据同化方法及遥感数据在水文数据同化中的应用进展 (15)15. Particle Filter-based assimilation algorithms for improved estimation of root-zone soil moisture under dynamic vegetation conditions (15)1.柴春岭.基于可变模糊集理论的水文水资源系统模拟、评价与决策方法及应用[D]. 大连理工大学, 2008.【关键词】可变模糊集; 模糊优选神经网络; 水文水资源; 模拟; 评价; 决策【摘要】水文学是水资源学的基础,服务于水资源学。
●研究简报●水力机组流固耦合的数学模型ΞNUMERICAL SIMU LATION OF F L UI D2SOLI D COUP LINGFOR VIBRATION IN H YDRAU LIC MACHINE党小建ΞΞ 梁武科 廖伟丽(西安理工大学水利水电学院,西安710048)DAN G X iaoJian LI AN G WuK e LI AO WeiLi(Institute o f Water Resource and Hydraulic Engineering,Xi′an Univer sity o f Technology,Xi′an710048,China)摘要 流固耦合具有强烈的非定常、非线性,因此黏性效应不可避免。
文中基于有限元法建立水力机组流固耦合振动的控制方程。
通过对现有代表模型的讨论和比较可以看出,文中导出的方程模型是目前较为完善的水轮机组部件流固耦合运动的非线性动力模型。
最后分析用ANSY S软件进行流固耦合计算的可能性。
关键词 非定常 非线性 流固耦合 黏性 有限元法中图分类号 TK730.1Abstrac The research of fluid2s olid coupling has sharp unsteady and nonlinear character,s o the effect of viscosity have to be con2 sidered.A nonlinear equation of fluid2s olid coupling for vibration of hydraulic2turbines was developed based on finite element method.C om pared with those already in existence,the m odel given is a m ore com plete,nonlinear one.Finally,feasibility is analysed,to calcu2tate fluid2coupling equation using ANSY S.K ey w ords U nsteady;N onlinear;F luid2solid coupling;Viscidity;Finite element methodCorresponding author:DANG XiaoJian,E2mail:laodang2000@,Fax:+86229282102428Manuscript received20031029,in revised form20040226.1 引言对流体弹性体问题的研究有两种类型。
和社会可持续发展的应用研究,其成果可直接为社会需求和1 概述当今世界,人类对地球环境的影响已成为制约人类社会持续发展的重要因素。
如温室气体的增加与全球变暖、植被破坏与生物多样性丧失、土地退化、淡水资源短缺等,都是人类所面临的一系列重大而又紧迫的全球环境问题。
为此,国际科学联合理事会( ICS U) 于1986 年组织拟定了以研究全球环境变化为目的的国际地圈生物圈计划( I G BP) ,旨在研究地球系统内相互作用的物理、化学和生物过程。
1993 年开始的全球环境变化与陆地生态系统( G CTE) 和水文循环的生物圈方面(B AHC) 等项目即是该计划的组成部分。
这些项目是全球环境变化研究中地球科学研究的热点和难题。
统与物理气候系统之间的相互关系。
这两个系统由全球水文循环和系统的状态变量(如温室气体的浓度、地面粗糙度和反射率等) 相联系,耦合组成了地球巨系统。
在这个巨系统中,水文循环在地圈—生物圈—大气圈的相互作用中占有重要地位。
BAHC 项目即是为研究水文循环的生物控制,以及生态系统在气候、水文和环境中的重要性而设立的。
该项目的研究侧重在4 个方面: ①土壤—植被—大气转化模型的研制和检验; ②陆面性质和能量交换的区域尺度研究, 重点考虑土地利用、植被类型、土壤、水文和其他条件的陆面不均一性作用,以及地形和表层及次表层横向水流的影响; ③生民经济建设服务。
2 研究现状B AHC 项目作为国际地圈生物圈计划( I G BP) 的核心计划一,试图开发将陆面特征、陆面的能量与水汽通量纳入大陆和球模式中。
它探索的主题是:植被作用于水文循环的物理过水文循环的生物控制,以及生物系统在气候、水文和环境中的用;进一步认识水、碳和能量在土壤—植被—大气界面中的交过程;评价由于气候和其他变化导致的陆面性质的变化情况,而对不同尺度生物圈、大气圈、水圈乃至地圈交互作用的影估计植物群落陆相淡水生态系统在陆面和大气之间碳、水、能和其他物质中的作用;改进不同尺度下模拟模型的参数估计术;研究模拟模型在全球范围内的普适性,以便能充分利用生系统土壤和遥感的各种数据库信息;模拟气候变化及影响等B AHC 计划的特定目标是: ①研究生物圈对水文循环的制及其对气候和环境的重要性; ②增进对土壤—植被—大气面处水、碳和能量交换的了解和模拟能力; ③定量描述地球态系统和陆面特征在陆—气间能量、水和其它有关物质的输作用; ④定量描述环境变化的水文效应; ⑤描述影响生物圈物理地球系统相互作用的大陆尺度的变化; ⑥提供改进的参评价技术,使其能在世界范围内广泛应用,并能够利用从常规径和遥感,尤其是卫星资料推得的关于生态系统和土壤等方和地球物理气候系统的耦合研究,试图通过学科间的交叉渗透和合作,认识和了解控制整个地球系统关键的、相互作用的物理、化学和生物过程,探索和预测全球环境变化,分析对付全球环境变化的对策,以防止和减轻全球环境恶化的不利影响,促进人类社会的持续发展。
模式自组在水生生态数据分析中的应用——太湖富营养化事
例分析
陈求稳
【期刊名称】《水利学报》
【年(卷),期】2001(000)006
【摘要】本文探讨了应用模式自组Kohonen网络研究太湖富营养化时空分布规律及其动力因子.文中先对自我模式识别方法作了简单介绍;然后阐述了该方法在太湖富营养化问题中的具体应用;最后对太湖富营养化的下一步研究提出了一些初步设想以供讨论.
【总页数】6页(P8-13)
【作者】陈求稳
【作者单位】代尔夫特水力学所/国际水、基础设施及环境工程学院,
【正文语种】中文
【中图分类】X143
【相关文献】
1.水生去富营养化水生态系统构建技术在湖泊治理中的应用 [J], 肖婷婷;徐艳勤
2.基于长期定位观测数据分析太湖流域典型河流测点水生态状况变化——以大溪河观山桥测点为例 [J], 张翔;沈丽娟;陈亚男
3.富营养化水体生态修复中水生植物的应用研究 [J], 孔维芳
4.富营养化水体生态修复中水生植物的应用研究 [J], 孔维芳
5.模式自组在顾客满意数据分析中的应用 [J], 李玉惠;李勃;楼月明
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水中填筑围堰边坡稳定的流-固耦合分析摘要：通过对流-固耦合的特征和渗透边界的分析，研究了在水中填筑围堰边坡时会受到的影响和应该注意的问题，重点研究了在使用流-固耦合时的特征时间和边界确定，这两个方面的精确度直接影响了最终的计算结果。
一、关键词：围堰；流-固耦合分析；边坡稳定二、渗流是广泛存在于各大水利工程中的常见问题，渗漏会造成很多严重的后果，甚至是威胁到整个堤坝的安全和稳定，现在大多数的研究都将目光集中在被水浸泡的部位，这些部位在长期的浸泡中变成软土，不具有强大的支撑力。
这些研究虽然取得了不少的成果，但是在实际应用中仍旧没有很好的效果，主要原因是是因为忽视了水渗透的特性和边界，导致整个堤坝的稳定性都受到了影响。
三、水对边坡的作用想要真正的处理好渗透问题就必须要正确的认识到水对边坡的影响和作用。
水是水利工程中最主要的主体，它的特性影响了整个工程的建设，水作为一种流动的液体，具有很多固体所没有的特点，也对堤坝岩土主体造成了不小的影响，长时间的积累会让岩土体的工作效果大大折扣。
其中，水对边坡的作用主要表现在以下几点上：（一）减少岩石的有效重量岩石的有效重量是指岩石在建设中的受到地心引力对水产生的压力作用，起到了稳固堤坝的作用。
而水作为一种流动液体，可以变成细小的分子渗透在岩石的各个孔隙之中，在渗透的过程中会产生浮力效应，将岩石受到的重力减小，这样就让边坡整体的抗滑力下降，造成整个边坡失稳。
（二）降低岩石的强度水中含有很多的化学物质和矿物质，这些物质在水的渗透过程中会和岩石内部的物质发生反应，改变岩石的内部结构，降低岩石整体上的强度。
岩土主体的强度下降会对整体的稳定性造成一定程度的影响。
（三）对岩石具有较大的冲击力二、水在运动的过程中会对岩石产生较大的冲击力，日积月累之后会造成岩石的变形或蚀变，造成岩石的不稳定，当遇到比较的降雨或者冲刷时会在巨大压力的作用下发生崩塌，造成大型的滑坡事故。
三、流-固耦合分析研究随着科学技术和计算机的发展，对边坡稳定性的计算也越来越精确和实用，尤其是在上世界70年代出现的有限元法等理论，给各种复杂渗透问题的计算提供了便利。
2005年11月水 利 学 报SHUILI XUEBAO 第36卷 第11期收稿日期:2004-12-27基金项目:中国科学院/百人计划0资助项目作者简介:陈求稳(1974-),男,湖北人,博士,研究员,主要从事流域及河口水资源与生态环境研究以及模型系统开发应用。
E_mail:qi uwen.chen@wldelf t.nl文章编号:0559-9350(2005)11-1273-07生态水力学耦合模型及其应用陈求稳,欧阳志云(中国科学院生态环境研究中心,北京 100085)摘要:生态水力学是研究水动力学和水生态系统动力学之间相互作用的一门新兴的交叉学科。
它一方面研究水力条件的改变对水生态系统平衡以及生物多样性的影响,另一方面研究水生态系统的演变对水力情势的反作用。
生态水力学模型是探讨这些复杂过程的有力工具,甚至可以用来评价生态恢复方案的效率。
本文论述了生态水力学的研究目的和范围,并从三个方面阐述了建立耦合生态水力学模型的思路和方法,包括模型模式融合、模型方法集成和时空尺度耦合。
模型在莱茵河下游生态栖息地评价和荷兰Velu we 湖沉水植物竞争性生长模拟等实例中的应用表明耦合生态水力学模型有很好的应用前景。
关键词:耦合;模型模式;模型方法;时空尺度中图分类号:X17114文献标识码:A生态水力学是一门新兴的交叉学科,研究水动力学和水生态系统动力学之间的相互动态关系。
生态水力学的前身一般认为是环境水力学,主要研究物质在水体的迁移和转化以及其浓度对生物生命的影响,但对生物及生态动力学过程较少涉及。
而以前存在的一些水生态模型基本上都局限在水生生物的生理特征研究和生境评价上,很少涉及动力学部分,属于静态模型。
近年的研究发现如果不结合水文和水力学过程,很多生态问题很难解释,例如水华。
水华是一个典型的生态恶化和生物多样性降低的例子。
当水体的污染超过一定的临界或者水体遭到较大的水力扰动如飓风时,为浮游植物的生长创造了有利条件,使某一种(或几种)藻类在竞争性生长中取得绝对优势。
单一藻类的恶性生长既抑制了其他生物的生长,又可能打破了系统的食物链,从而使生态系统进入一个不健康的循环和平衡[1]。
此时系统几乎是不可能依靠自身的回复力得到恢复的,人工修复成为必要手段。
水华的产生既有生物生理的因素,更有水动力学的因素,因此生态水力学是研究水华现象和进行水华预报的重要方法。
生态水力学的研究范围包括生态流量、鱼道、水质、富营养化与水华、洪泛区、湿地[2],水生态栖息地和水域生态修复等[3]。
对于河流,流态的改变影响河床地貌的变迁和沉积物的分布,从而影响河床岸坡植被的生长和生物多样性;与此同时河床植被的变化改变了河流糙率和河床稳定性,从而影响流态。
这是一个双向的动态过程,其研究对湿地的利用和保护、洪泛区修复和流域系统管理有重要指导意义。
同样的对于湖泊,湖流和波浪影响营养物的输送和底质的沉积与再悬浮,水力调节湖水位影响水体稳定性和光照条件,这些对湖泊中藻类和沉水植物之间的竞争性生长有重要影响;而沉水植物的生长对稳定底质、净化水体和湖泊修复有重要功能。
因此研究湖泊水力条件、水生植物、藻类以及鱼类之间的动力关系是湖泊生态工程恢复首先需要解决的问题。
与生态水工学[4,5]不同的是生态水工学主要从宏观上研究水资源工程对生态的影响,而生态水力学则是研究水与生态系统之间的基础动力学过程[6]。
生态水工学提出了生态水力学研究的必要性和内容[4],而生态水力学研究成果为生态水工学提供支持。
)1273)本文旨在介绍生态水力学的研究目的和范围之后着重论述生态水力学模型研究的难点,以及耦合生态水力学模型开发的必要性、思路和相关应用。
1生态水力学模型111模型的必要性虽然污染控制和工程治理是生态修复的根本办法,但生态修复是一个十分复杂的系统工程,结果常常难以把握,如滇池人工引入的水葫芦问题。
因此在修复工程实施之前,必须有一套科学实用的方法和工具对工程的方案和成效进行评估,同时对工程的环境影响进行定量而非仅仅是定性评价。
此外,生态修复往往耗时长达十几甚至几十年,这期间需要一套工具对水体的变化和可能发生的事件如水华进行预测预报,以减少经济损失,如香港在Miss海湾为减少渔业损失而开发建立的赤潮预警系统。
生态水力学模型正是为了满足这些需求而开发的,它是在充分理解水动力学、水质、生物和生态相互之间动力学机理的基础上,尽可能地接近生物过程和生态系统的实际特征,采用数字计算和经验规律相结合的方法建立的计算机模型,为生态修复工程的效益分析、方案优化、生态减灾和环境影响评价提供支持。
生态水力学模型目前的发展重点和趋势是模型集成,包括模型模式融合、模型方法集成和时空尺度耦合。
112模型模式的融合由于各物理过程的特征和动态行为的不同,采取的模型模式也存在很大差别。
通常的模型是在对物理机制的理解上,根据质量、动量和能量守恒定律,采用连续性的数学物理方程加以描述,如水动力学上的纳维-斯托克方程(1)和水质模型常用的随流-扩散方程(2):9V9t+(V#$)V=F-1Q$P+M$2V$#V=0(1)式中:V为流速(m P s);F为力(N);P为压强(N P m2);Q为密度(kg P m3);M为运动黏滞系数(m2P s)。
9C 9t=99x D x9C9x-u x C+99y D y9C9y-u y C+99z D z9C9z-u z C+f R(C,t)(2)式中:C为物质浓度(mg P l);D i为扩散系数(m2P s);f R(C,t)为非持久性物质的反应项,该项通常用一阶动力学方程加以描述,其中k为降解系数(1P d),d C P d t=-kC。
由于这些偏微分方程高度非线性和非闭合性,一般很难直接求得解析解,因此在工程实际应用中通常采用数学方法如有限差分、有限元或者有限单元求得数字解。
这种空间均质的连续性方法同样地也广泛应用在生态模型之中,如建立在一阶动力学方程上的植物生长模型[7]d Xd t=r X(1-X P K)(3)式中:X为植物生物量,r为内在的生长速度(1/d);K为生态容量。
但是在很多情况下尤其是在研究生态系统动态过程时,这种空间均质模型往往很难反映客观的自然现象,特别是当空间异质性和局部相互作用对系统有明显影响时。
空间异质性和局部相互作用是生态系统斑块现象形成的主要原因,其研究对模拟生态动力学过程和解释生态现象有重要意义。
除此之外,有很多的生物过程是非连续的,如繁殖、捕食等。
因此在生态水力学的生态模块中引入了细胞自动化机器模式、基于个体模式和盒式模型等[6]。
空间盒式模型根据空间物理性质的相异性把研究区域划分成各个区块,每个区块的内部是均一的,用相同的方程加以描述;各区块间是相异的,描述的方程不同;空间上物质和能量的流动通过区块而不是物种个体间进行。
基于个体模式以每一个物种个体为研究对象,用数学物理方程定量描述他们的特征如年龄、尺寸和性别等以及其行为。
基于个体模式类似于流体力学中的拉格朗日方法,在模拟具备自发性移动能力的生物的行为时有很好的应用[8]。
细胞自动化机器模式根据研究对象的特征空间尺度将研究区域划分成大小完全一致的单元,每个)1274)单元有其特征和取值。
单元的取值每过一个特征时间步长就进行更新,新的取值决定于该单元和其周围邻居当前的取值情况以及他们之间的变化规律,这种动态过程不断演进。
细胞自动化机器模式类似于流体力学中的欧拉方法,在模拟植物间竞争性生长有重要应用[9]。
图1模型方法和数据掌握情况及物理机制间的关系113 模型方法的集成 在模型方法上,根据模型的目的、对研究对象物理机制的理解程度以及所掌握的数据情况,通常有3种选择:概念模型、数据驱动和半经验方法,如图1所示。
当对研究对象的物理机制比较了解时,通常采用概念模型加以描述,如著名的Lotka -Volterra 种群动态模型[10]:d P P d t =aP -bP 2-A pQ ; d Q P d t -cQ +B PQ (4)式中:P 为被猎物种生物量;Q 为猎食物种生物量;a 为被猎物种生长率(1P d);b 为生态容量;c 为猎食物种死亡率(1P d);A 、B 为两物种间的响应系数。
概念模型一般只需要少量的数据对模型的参数进行率定。
其实很多的概念模型并非是真正地建立在根本的物理机制之上的,而是对物理现象的演绎,如水质模型中广泛应用的扩散方程,它是建立在费克定律之上,而费克定律其实是对微观上大量分子无规律运动的一个宏观统计特征,类似的还有河流动力学上应用广泛的谢才公式。
当对研究对象的物理机制不很了解,但却获得大量监测数据时,往往可以采取数据驱动模型,如统计回归、曲线拟和和人工神经网络等。
由于生态系统的高度复杂性和非线性,对其演变机制的理解往往是半经验的;同时由于生态系统较大的时空尺度,生态监测数据一般是大型而稀疏的,因此生态水力学模型中生态模块的建立是研究的重点和难点,一般采用半经验半数据的混合模型,如模糊数学[6,11]。
图2是应用模糊数学建立的太湖蓝藻水华预报模型的一部分,以及模型预测的叶绿素浓度和后来实际观测值的对比[11]。
图2 太湖蓝藻水华模型叶绿素隶属函数及模型结果和监测数据对比常用的其他的半经验方法还有决策树和局部分支模型[12]:决策树将研究的区域分割成若干个次级区域,每个次级区域对应一个独立的离散型的输出结果,通常是定性的结果。
次级区域还可以继续划分下去,直到不能明确区分为止。
可见决策树的建立主要在于选定合适的划分变量以及该变量的优化划分点。
通常的划分判断标准是熵值获取最大化Gain(S ,A )=E (S )-E v |S v ||v |E (S v )(5)式中:Gain(S ,A )为对于样本S 依据变量A 划分取得的熵值;E (S )为样本S 的熵值;S v 为属于次级区域v 的样本;E (S v )为样本S v 的熵值,熵值的计算方法为E (S )=E N i =1-P i log 2P i ,其中p i 为总样本中属于类i 的比例。
如果将末端的每一个次级区域的离散型输出用一个线性回归方程取代,就可以建立一个局部分支模型。
局部分支模型的建立步骤和决策树相似,通常划分的标准是方差减小最大化。
)1275)2集成模型图3 集成生态水力学模型的基本框架生态水力学当前的研究重点是集成模型的开发和应用,包括不同物理过程、不同模型模式、不同模型方法和不同知识来源的集成,如图3所示。
其中外部动力因子指系统的基本物理特征以及对整个系统产生作用的因子,如局部气候变化、社会经济政策等,其对系统的影响和推动往往可以通过宏观的空间均质性数学物理模型进行描述。
系统的局部相互作用及其相应的演变行为可以通过细胞自动化机器实现,其中的演变规律根据对系统动态机制的了解程度可以是确定性的,也可以是随机的或者半经验的[6]。
