Physically-based model for studying the salinization of Bosten Lake in China

Abstract

Salinization of lakes in arid areas is a common phenomenon with harmful consequences and must be controlled for the better use of lake freshwater and for the conservation of the environment around lakes. Bosten Lake, located in Xinjiang (western China) and the largest inland freshwater lake in China, now experiences salinization. The salinization of Bosten Lake is studied herein by using a physically-based model. After qualitative analysis of lake salinization, the quantitative model is presented that describes the systems of water quantity—water quality—ecology (WQQE) in an integrated way and that simulates the changing processes of lake salinization in the past. On the basis of the WQQE model, an optimal model was also developed to investigate the best strategy for controlling salinization of the lake in the future. The results demonstrated that the developed models can be used to depict the physical process of salinization of Bosten Lake and to provide meaningful information on how to control this salinization.

Résumé

La salinisation des lacs en régions arides est un phénomène courant aux conséquences nuisibles, qui doit être contrôlé dans l'optique d'une meilleure utilisation de l'eau douce des lacs et de la conservation des environnements lacustres. Le Lac Bosten, situé dans le Xinjiang (à l'ouest de la Chine) et constituant le plus grand lac d'eau douce de Chine, subit désormais la salinisation. La salinisation du Lac Bosten est étudiée à l'aide d'un modèle à bases physiques. Après une analyse qualitative de la salinisation lacustre, présentation est faite du modèle quantitatif qui décrit les systèmes quantité d'eau—qualité d'eau–écologie (WQQE) d'une manière intégrée et qui simule les processus évolutifs de salinisation lacustre au cours du passé. Grâce au modèle WQQE, un modèle optimal a également été développé afin d'identifier la meilleure stratégie de contrôle de la salinisation du lac pour le futur. Les résultats montrent que les modèles développés peuvent être utilisés pour représenter les processus physiques de salinisation du Lac Bosten et pour produire une information pertinente en vue du contrôle de cette salinisation.

Key words:

• arid area
• Bosten Lake
• China
• lake salinization
• optimal control model
• salinization control
• simulation

Mots clefs:

• région aride
• Lac Bosten
• Chine
• salinisation lacustre
• modèle de contrôle optimal
• simulation