南海湿地生态长效补水优化控制方法

为了改善南海湿地生态环境,提出一种新的南海湿地生态长效补水优化控制方法。针对包头市南海湿地景区,依据圣维南方程组建立水动力模型,通过双扫法完成数值计算,构造水量及水质模型。求出各网格的水位和水流变化情况,将质量守恒方程与动量方程作为依据进行补水,保证补水后南海湿地符合质量守恒方程,实现南海湿地生态长效补水优化控制。对其进行离散处理,通过有效差分法中的追赶法对组成不同网格的方程组进行计算。在求解的过程中,若对流过程占主导,则求解过程中采用高阶空间离散较为合适;若扩散过程占主导,则采用低阶空间离散。选择控制点,研究水质变化情况、经济效益变化情况及生态环境改善情况,发现所提方法能够改善水质及生态环境,提高经济效益。     

基于自适应移动网格的Cahn-Hilliard方程的有限元法

针对二维Cahn-Hilliard方程,使用自适应移动网格,建立有限元数值模型。由于Cahn-Hilliard方程在初期变换迅速,且在后期变化缓慢,使用基于移动网格偏微分方程(moving mesh partial differential equation,MMPDE)的移动网格准则能够更好地捕捉相变的过程。在移动网格上,对空间方向使用线性有限元离散,对时间方向使用五阶Radau IIA格式离散。数值结果表明在移动网格下的数值解能够很好地保持原方程固有的质量守恒与能量稳定定律,提高计算效率,验证了该方法的有效性和可行性。     

明渠非恒定流问题的数值计算方法——以圣·维南方程组的数值计算方法为例

圣·维南方程组属于一阶拟线性双曲型偏微分方程,目前还无法求得其精确的解析解,实践中常采用数值计算方法求其近似解,即将流体力学物理问题转化为偏微分方程初边值的数值解问题。其求解是在给定初始条件和边界条件下,对方程进行离散化,求其数值解。求解过程一般分为两步:第一步是把方程组的求解域离散化,即将微分方程连续的定解域离散到定解域中的一些网格点上,把偏微分方程转化为一组代数方程。第二步是求解这组离散方程,给出这些离散点上解的近似值。数值模拟的正确性和精确度主要取决于网格划分、方程离散的差值函数、初边值条件等几个环节。目前常用的计算方法有基于有限差分法的特征线法和直接差分法,以及有限元法等。     

基于MQ拟插值的Burgers-Fisher方程数值解法

文章利用MQ拟插值构造了求解Burgers-Fisher方程的无网格数值方法。在时间方向,用向前差分法对方程进行离散;在空间方向,用MQ拟插值及其导数逼近函数本身及其空间导数。该方法的特点是操作简单,不用求解大型的方程组,稳定性好。最后,将该方法与精确解的误差和其他方法与精确解的误差进行了比较,结果显示MQ拟插值方法求解此类方程表现更好。     

二维分数阶非线性薛定谔方程的守恒数值方法

非线性薛定谔方程在许多领域有重要应用,尤其分数阶非线性薛定谔方程研究日益火热。主要研究二维分数阶非线性薛定谔方程的守恒数值求解方法。首先,为了减少存储量和运行时间,引入分数阶微分矩阵,应用加权和偏移Grunwald-Letnikov空间差分格式,对二维分数阶非线性薛定谔方程进行空间离散;然后,利用紧致隐式积分因子方法的优点(指数矩阵可以在预处理阶段计算和存储,在时间循环过程中可以直接应用,且对扩散项的精确计算与非线性项的隐式处理解耦,只需在每个时间周期内求解每个空间网格点的局部非线性代数方程组),对二维分数阶非线性薛定谔方程进行时间离散;最后,数值算例验证了方法的守恒性、准确性和有效性。     

薛定谔方程向后欧拉全离散两网格混合有限元方法

针对二维依赖于时间的线性薛定谔方程,在空间方向采用混合有限元方法,时间方向利用向后欧拉方法,得到一种全离散混合有限元格式.为了将薛定谔方程耦合的实部和虚部解耦,提出了一种全离散混合有限元的两网格算法,将方程在细网格上的求解问题,简化为在一个相对更粗的网格上求解原问题以及在细网格上求解两个泊松方程,从而减小计算工作量,节...     

导体电磁散射特性无网格方法研究

传统数值方法的展开依赖于基函数网格生成,当离散网格不满足其构成条件时,算法的计算精度和效率会降低。针对这一问题,该文提出了不受离散网格质量限制的无网格方法。该方法采用无规律、自由生成的任意网格,基于点离散基础对目标的电磁特性进行数值分析。给出了无网格法在求解导体表面电磁散射时的矩阵求解过程,包括方程离散过程、矩阵元素计算过程及求解表面电场积分方程时对奇异积分的处理过程。几种典型算例的分析结果表明,无网格方法结合该文预条件提高了近相互作用的准确性。     

平面二维水质模型浓度场可视化研究

以平面二维水质模型为基础，研究了二维水质模型浓度场的实现模式．技术特点在于：利用非规则网格描述复杂地形边界，采用有限元法离散求解模型方程，引入二次网格分割技术生成等值线等．以此为基础，自主开发了平面二维可视化水环境模拟软件，实现了浓度场的可视化动态演示，直观地展现了浓度场的变化过程，从而使决策者和研究人员易于从庞杂的数据中，整体把握污染物的迁移转化过程．     

Euler—Lagrange方程的高精度计算方法

Euler—Lagrange方程是多体系统动力学的基本方程之一,是高指标的强非线性微分代数方程组。利用零空间方法对Euler—Lagrange方程作简化处理,然后利用高精度谱积分对得到的微分代数方程组作数值离散,形成配置离散格式。针对高阶微分代数方程的离散方程组的病态问题,采用预条件技术改善了方程组的求解条件,然后利用Newton—Krylov方法迭代求解。这种求解技术可以得到任意阶精度且A-稳定算法,并且采用预条件技巧极大的降低了计算的复杂性。     

一类导热型微分方程的数值求解方法及其比较

针对一维、稳态且含内热源的导热型微分方程,分别采用区域离散方法A和B划分网格,且每种网格划分方法中又分别采用Taylor展开法和控制容积平衡法进行数值求解。计算结果表明,虽然Taylor展开法中右端点离散方程采用二阶截差展开时数值求解精度较高,但离散方程推导过程复杂,尤其在计算节点间距不等的情况下更是如此;控制容积平衡法物理意义明晰,数值求解精度高,无论对于区域离散方法A或B,其离散方程推导过程均简单明了。     

长江中下游湿地系统的功能及其保护

通过对长江流域湿地资源及动态的分析,揭示了湿地生态系统在长江流域生态环境稳定性及可持续性方面的重要作用,认为流域内水旱灾害频发与湿地生态系统的破坏密切相关。应该充分发挥湿地生态系统的功能,合理调节水资源的时间、空间分布,充分利用湿地生态系统净化污水能力,改善水资源的数量与质量;同时应把湿地生态系统与森林生态系统、农业生态系统、城市生态系统作为一个整体,充分发挥各系统的功能,建立流域水资源平衡及调控机制。     

江苏泗洪洪泽湖湿地自然保护区生态评价

参照郑允文等人提出的我国自然保护区生态评价指标体系,结合我国湿地特征和资源现状,建立了一套针对性强、操作简便的湿地类自然保护区生态评价指标体系,并以江苏泗洪洪泽湖湿地自然保护区为例,对其生态质量进行了评价.评价结果表明保护区得分80.2,生态质量尚属较好,但是保护区仍受到淮河过境客水和围网养殖的影响,建议加强保护区内各条河流关键断面的水质监测工作,逐步实施退耕还湖、还湿工程,为候鸟营造一个良好的停留、栖息环境.     

双碳目标背景下湖泊湿地的生态修复技术

湖泊湿地是我国湿地的重要组成部分,对于实现碳减排和缓解全球气候变暖具有重要作用,当前全球气候变化和人类活动干扰导致的湖泊湿地退化等限制了其碳汇功能的发挥。笔者梳理了我国湖泊湿地的退化现状与成因,分析了土地利用方式改变、生物多样性降低和环境污染对湖泊湿地碳汇功能的影响,总结了湖泊湿地的生态修复技术及增汇途径:①通过水环境修复技术去除内源和外源污染物、提升湖泊湿地水质、减缓温室气体排放等途径提高湿地植物和土壤碳储量;②生物修复可直接提高植物碳储量,进而通过植源碳的输入和微生物作用等过程提高土壤/沉积物碳储量。水文修复和生境修复技术可为生物修复营造有利的水位和生境条件。未来应强化湖泊湿地生物多样性与其碳库的协同关系及机理、水质特征对湖泊湿地碳演化规律的影响、湖泊湿地生态系统的碳汇饱和度和碳汇计量核准系统的研究等,为实现我国“双碳”目标提供科学依据。     

南海问题中的日本因素与我国的安全环境

冷战期间日本承认中国对南海的主权,冷战后日本追随美国开始介入南海争端。新世纪,为维护其海上“生命线”安全的需要,保障其经济利益,争夺地区主导权并在钓鱼岛的主权问题和东海划界问题上牵制中国,日本开始介入南海争端,其战略措施有：舆论炒作“中国威胁论”;加强与亚太国家的合作并进一步巩固日美同盟,包括拉拢东南亚国家联盟、建立日越战略合作伙伴关系、加强与印度尼西亚和菲律宾的战略关系;从军事战略上谋划介入南海地区。日本介入南海争端意图推动南海问题的国际化,增加问题解决的难度,阻遏中国走向海洋的步伐,严重地威胁中国领海主权的完整。在解决南海争端的过程中,如何平衡日本因素是中国面临的一大挑战。     

热带岛礁型海洋牧场中珊瑚礁生境与资源的修复

我国南海的离岸岛礁以珊瑚礁生境为主。珊瑚礁在提升海洋生态资源和维护我国海洋国土权益上发挥了至关重要的作用。近年来,在全球气候变化以及人类活动的影响下,南海珊瑚礁生境和资源严重退化,威胁着渔业资源、海洋环境以及国土安全。现代化的海洋牧场被认为是实现南海资源可持续发展战略的新型海洋生物资源开发模式。珊瑚礁生境与资源的修复则是热带岛礁型海洋牧场建设的基础和关键。基于此,本文整理了珊瑚礁生境与资源修复的技术方法,详细介绍了珊瑚礁生境构建框架生物造礁石珊瑚的有性繁殖、断枝培育、底播移植等技术方法以及珊瑚礁其他特色生物资源人工放流技术,并提出了在珊瑚礁生境与资源修复中所面临的问题及相应对策。     

大九湖土地利用变化及其对湿地生态环境的影响研究

神农架大九湖湿地是我国亚热带地区不可多得的亚高山沼泽泥炭湿地,具有独特性、稀有性.建国以来,大九湖湿地经历了多次大规模的开发,湿地生态环境发生了巨大变化.以遥感为主要手段,结合实地调查和相关文献资料,研究了大九湖湿地土地利用的变化过程,分析了其对湿地生态环境的影响,提出了湿地恢复背景下的土地利用方案.     

南岸区水土保持规划的效益预测分析

水土保持作为改善农业生产条件,提高人口环境容量的一项措施,是改善生态环境的重要手段.本文对南岸区水土保持规划进行生态效益和静态经济效益预测分析;应用森林作为"大气的总调度室",分析了其环境作用及带来的间接经济价值,同时通过效益费用比R、净效益C、投资回收年限T、内部回收率I和敏感性分析,得出水土保持规划从生态和经济上的可行性.     

官厅水库入库口复合湿地系统对入库水质的净化

官厅水库入库口复合湿地系统建设以恢复官厅水库饮用水源地功能、保障供水安全、促进流域水资源可持续发展为目标,在对水库水源水质进行全面调杳、监测、分析基础上,借鉴国内外最新技术经验,采用并建设了前置库自然湿地和人工构造湿地的入库口复合湿地系统,突破了水库流域水生态环境治理中的关键与难点技术,成功实施了官厅水库水质改善和生态修复,形成了适宜于北方低温干旱地区水库水生态环境综合治理技术体系,为恢复官厅水库饮用水源功能发挥了关键作用,为水库水质保护和生态恢复探索了一条可行道路.     

提高襄汾县水源涵养林工程质量的技术措施

水源涵养林工程是汾河流域生态环境治理修复与保护工程的一部分,其主要目的是通过工程建设,改善汾河两岸的生态环境,恢复汾河流域沿途的自然景观。介绍了襄汾县水源涵养林工程建设中摸索出的一套提高当地水源涵养林工程质量的技术措施。     

基于案例分析的人工湿地尾水处理技术进展

人工湿地技术综合了基质、微生物和植物对水中污染物的协同去除机制,广泛用于提升污水厂尾水水质,是一种绿色低耗的生态修复技术.本文汇总了以人工湿地为核心技术的众多城镇污水处理厂尾水资源化案例,对人工湿地技术的不同工艺运行方式和优缺点进行了分类归纳,提出依据不同水质特征量身设计复合人工湿地工艺的策略,为污水处理厂尾水的资源化利用提供参考.