文摘

应用程序的动态河口模型(DYNHYD5)在热带潮汐河是有限的。成功地校准和验证水动力模型是有价值的在随后的水质模拟环境管理。因此,水动力建模方法使用DYNHYD5是在热带潮汐河在马来西亚进行的。取样进行在诗巫Laut河收集水文模型模拟数据。该模型校准和验证通过比较模拟流量和平均深度字段数据在不同的仿真时间。DYNHYD5结果表明,模型成功地与通道流动和校准意味着深处,然后复制具有良好的协议验证。观测和模拟数据是线性相关(R²与斜率值> 0.8)γ从0.891到1.204在校准和验证。Nash-Sutcliffe系数超过0.7的效率(了无)校准和验证还表示满意的模拟结果与实际观测值之间的比较数据。结果表明,DYNHYD5的应用是可行的在热带潮汐河在马来西亚。

1。介绍

动态河口模型DYNHYD5 [1]是一维水动力模型模拟水速度,使用一个通道流动,卷和正面结(链路节点)的方法。DYNHYD5是建模软件的最新版本支持的分布和构成中心通过WASP5 WASP6建模软件(2,3]。该模型利用沟道结(链路节点)模型网络进行模拟。溪流、河流或河口分解成一系列的通道(链接)和连接(节点)。每一个结都是充当一个容器的容积单位水运输通过连接通道,每个通道是一个理想化的矩形输送机传输两个路口之间的水,中点的两端。DYNHYD5可以应用于河流系统与温和的床上斜坡以及潮影响河口。该模型能够模拟复杂的分支河流系统最大的6个链接离开或进入一个结。

DYNHYD5已成功地用于水动力模拟,但主要是在亚热带地区。水动力模型已经校准估计每日湖湖马里昂,南卡罗来纳海岸平原(4),每日Vistonis泻湖水位,北希腊5),水位和水流的威尼斯泻湖,意大利(6]。此外,河道径流和速度变化在河里Mahadayi (Mandovi)和河口区域预测了预处理和post-dam建设项目场景DYNHYD5 [7]。成功地校准和验证模型可以在水质分析与模拟程序(黄蜂)水质建模。

使用建模模拟河流和水质量缺乏在热带国家像马来西亚由于缺乏数据校准和验证模型。模型的成功应用可以帮助环境管理决策工具在马来西亚。在马来西亚诗巫Laut河是一个重要的潮汐河,因为它形式的西部边界湿地湿地和水产养殖的扩张潜力。因此,在这项研究中,仿真的动态河口模型选择DYNHYD5流动的诗巫Laut河。本研究的目的是为了校准和验证模型利用水文数据收集。

2。材料和方法

2.1。研究区和数据收集

在诗巫Laut河,热带潮为主的河流之一在古晋的西北部,沙捞越,是目前的研究(图中选择1)。这条河只有那条河的边界古晋湿地国家公园,公园被指定为湿地网站(湿地网站没有。2005年11月1568)(8]。研究河流的长度约10公里,整个地区是受潮汐的影响。采样期间进行了高、低潮汐情况总结如表1。是使用流量计测量的速度和深度(Geopacks)和测深仪(PS-7 Hondex),分别。流,平均速度和平均深度计算根据Chapra [9)的校准和验证水动力模拟。

2.2。动态DYNHYD5河口模型

动态河口模型DYNHYD5 [1)是用来模拟一维水动力条件的诗巫Laut河及其主要支流在目前的研究。水动力模拟,16日结位置选择在诗巫Laut河支流。模型连接的位置导致15通道模型的定义。图1显示了连接网络和渠道细分模型校准和验证中使用。DYNHYD5雇佣一个结/通道编号惯例,开始上游(结/ 1号通道)和下游(结/频道号码N)的“积极”的方向流动。

所有段矩形横截面和平均长度和宽度约1200米和400米,分别。曼宁粗糙系数是主在DYNHYD5校准参数,它是调整直到模拟数据聚合的观测数据。最后,曼宁粗糙系数的0.035被用于在模型中每个通道网络。变量是输入在每个相应的部分。结16也是最下游的河流被指定为外海边界。高低潮高地和时间被指定为整个模拟时间。然而,沙捞越海洋部门并不操作或维护一个潮汐阶段记录器附近或在诗巫Laut河口。因此,沙捞越海洋部门对Santubong河口潮汐预测(10,11)被用作下游外海边界的边界条件。

模型校准和验证基于流和意味着在不同的段河的深度测量之前。DYNHYD5校准模拟运行在第一天(2010年1月1日)开始和结束在58天(2010年2月28日),同时验证模拟运行开始第一天(2010年12月1日)和结束31天(2010年12月31日)。模型结和通道数据保持不变,没有不同校准和验证模拟运行。这个模拟的时间步长选择60秒。传统敏感性分析是由不同的值选择在仿真模型参数。输出的变化被用来识别模型的最敏感的参数。

通过两个最佳模型性能评估标准水文模型(12]。模拟和观测数据之间的线性回归,最好的协议的模拟与观测值之间取得的值的斜率γ和R²接近1.0。Nash-Sutcliffe效率系数(研究)也计算测试模拟和观测值之间的协议最好的价值,分析了无是1.0;了无值大于0.75意味着良好的仿真结果,和值0.75和0.36之间的研究表明满意的仿真结果(13]。

3所示。结果与讨论

3.1。DYNHYD5校准

DYNHYD5的校准是通过比较模型输出与测量数据在13个通道的诗巫Laut河中收集2011年1月1日至2月28日期间的现场工作(表1)。当前和通道的意思是深度测量期间。曼宁的系数的值是所有渠道维护,敏感性分析表明,曼宁的频道流量系数的影响,意味着深度很小(表2)。在威尼斯的水动力模拟通道,Umgiesser和Zampato6)发现速度更敏感比海拔曼宁的系数的变化。平均高程误差保持不变,而当前速度的平均误差范围从6.1到12.1厘米/秒当曼宁系数变化从0.020到0.050。敏感性分析在目前的研究还表明,河道径流的流入有重大影响,但小对平均深度的影响。相反,向海的边界数据对信道平均深度有深远的影响,但对河道径流的影响很小。流入和外海边界的影响在每个通道数据是不同的。表2表明外海边界数据产生最大的影响在频道11日,12日和13日位于两个支流的诗巫Laut河。三个通道的平均深度增加了110.5%到216.2%时,向外海边界增加了50%。三个通道的平均深度下降了38.7%到97.8%,当向外海边界下降了50%。流入对河道径流的影响是一致的,50%的增强或减少流入导致大约50%增加或减少整个频道的流量。

校准结果表明模拟的水动力参数的一个很好的协议字段数据(表3)。模拟通道流量和平均深度线性与观察到的渠道流(R²(= 0.949)和平均深度R²= 0.804)。斜率γ获得两个参数接近1.0。计算了无通道流和深度分别为0.95和0.77,分别。它可以表示,英吉利海峡流复制精度大于平均深度。大多数的模拟通道流聚集在或接近观测数据除了通道12日13日和14日,位于Selang诗巫河(图2)。渠道流沿着Selang诗巫河被高估了。在威尼斯的水动力模拟通道,高程是复制在校准的精度比速度更高,随着水位的平均误差小于当前速度(6]。相反,明显的差异观察模拟和观测的平均深度的通道(图3)。模型低估了意味着深度在15频道,这是最河的下游位置。平均深度模拟通道14密切观测数据在2011年2月22日低潮,但高潮期间高估了2011年1月24日。从图可以看出3,该模型可以模拟通道的平均深度,但模拟意味着深度显示滞后与观测数据或模拟一个或两个小时早于观测数据。结果表明,该模型倾向于模拟平均深度比观测数据在低潮条件但模拟意味着深度晚于观测数据在高潮的状态。

3.2。DYNHYD5验证

校准模型验证与现场数据收集2010年12月20日(表1)。模拟通道流动和平均深度与观测数据以六频道。模拟通道流量和平均深度线性与观察到的渠道流(γ= 1.204,R²(= 0.926)和平均深度γ= 0.967,R²在验证(表= 0.904)3)。分析了无价值的参数大于0.75,这说明良好的仿真结果。比较模型模拟与现场数据为每段呈现在图4,赋予模型再现了通道流动和平均深度有良好的精度。通道流在大多数通道模拟观察到,除了模型高估了的流动通道5但低估了流动的通道8。图4显示通道的意思是深度复制在河的上游比下游支流。模拟和观测的平均深度之间的明显差异是观察到频道11日12日和14日,位于下游支流和河的河口。

DYNHYD5在目前的研究中,模型成功地与平均深度和校准通道流动,然后复制协议好的验证。模拟和观测数据线性相关(R²> 0.8)校准和验证。Gikas et al。5]报道之间的相关性预测和测量水位Vistonis泻湖。作者表明,相应的R²0.78和0.66的值在1998年和1999年是一个相当令人满意的校准。在目前的研究中,大多数的模拟通道流动,意味着深度融合的观测数据。一些差异观察模拟数据模拟一个或两个小时前或迟于观测数据。这种差异可能是由于使用的潮流预测Santubong河的下游向外海边界输入由于缺少潮汐监测数据在诗巫Laut河。水动力建模中的差异并不少见。De Smedt et al。14]表明,计算和测量水位斯凯尔特河河口的同意,而计算速度和流低于观测值。作者认为较低的协议计算和观测数据的有限的测量速度和流来验证仿真结果。

4所示。结论

模型DYNHYD5成功校准意味着测量的深度和通道流在诗巫Laut河然后复制好协议验证。斜率的值γ(0.891 - 1.204),R²(0.804 - 0.849),分析了无(0.77 - 0.95)接近1.0表示一个很好的协议模拟和观测数据的校准和验证。一些差异在模拟和观测数据被观察到,这很可能是由于缺乏潮汐监测数据在诗巫Laut河。目前的研究显示,DYNHYD5的应用是可行的在热带潮汐河在马来西亚。成功地校准和验证模型可以与黄蜂水质建模在将来的研究中。

数据可用性

访问数据用于支持这项研究被认为是由作者通过电子邮件要求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者欣赏马来西亚提供的金融支持科学,技术和创新(MOSTI)通过e - Science格兰特06-01-09-SF0026和中国高等教育(邻蒙古)德意志联邦共和国格兰特德意志联邦共和国/ 07(02)/ 749/2010(35)和马来西亚沙捞越大学提供的设施。