[發(fā)明專利]一種流域咸潮預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010195519.1
• 申請日: 2010-06-04
• 公開（公告）號: CN101865689A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅琳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院南海海洋研究所
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛(wèi)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警領(lǐng)域，特別是一種流域咸潮預(yù)測方法。

背景技術(shù)

咸潮是三角洲特別是珠江三角洲最復(fù)雜的現(xiàn)象之一，它受到徑流、潮汐、地形等諸多因素的驅(qū)動、影響和制約，表現(xiàn)出極為復(fù)雜的時空變化特征。近十幾年來，珠江三角洲冬春季咸潮頻繁發(fā)生，使當?shù)厣a(chǎn)及生活用水受到影響，對國民經(jīng)濟的發(fā)展影響極大。廣東省位于珠江流域的下游，省內(nèi)降水的多少直接影響珠江的徑流量，而珠江流域徑流變化是珠江口咸潮發(fā)生的主要原因之一。只有能夠精確預(yù)測徑流量，才能達到精確預(yù)測咸潮發(fā)生的程度與范圍。因此，需要一個能夠根據(jù)氣象預(yù)報資料預(yù)測珠江徑流量的模式，并將預(yù)測得到的珠江徑流量提供給河網(wǎng)-河口三維一體化數(shù)學模式，模擬和預(yù)測珠江三角洲冬季咸潮的動態(tài)，從而為有關(guān)職能部門建立珠江三角洲咸潮預(yù)警體系及實施應(yīng)對措施提供技術(shù)支持。

Xue?et?al曾運用高分辨率無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的有限體積近岸海洋模型FVCOM模擬了長江口的咸潮入侵，并研究了其物理機制(P.Xue，C.Chen，P.Ding，et?al，2009：Saltwater?intrusion?into?the?Changjiang?River：A?model-guidedmechanism?study.JOURNAL?OF?GEOPHYSICAL?RESEARCH，VOL.114，C02006，doi：10.1029/2008JC004831)。Liu?et?al曾使用一個三維斜壓水動力鹽度模型研究了在不同徑流條件對臺灣Danshuei?River?estuary余流與鹽度入侵的影響(W.-C.Liu，W.-B.Chen，R.T.Cheng，et?al，2007：Modeling?the?influenceof?river?discharge?on?salt?intrusion?and?residual?circulation?in?DanshueiRiver?estuary，Taiwan.Continental?Shelf?Research?27，900-921)。這些咸潮研究模型工作原理為提供一定外部驅(qū)動條件(外邊界、徑流、地形等)，根據(jù)一系列水動力控制方程模擬出鹽水入侵河口的三維動態(tài)。陳水森等根據(jù)珠江口磨刀門水道長期的含氯度、水位與流量數(shù)據(jù)推導出磨刀門水道咸潮入侵的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?陳水森，方立剛、李紅、李宏麗等，2007：珠江口咸潮入侵分析與經(jīng)驗?zāi)Ｐ汀阅サ堕T水道為例。水科學進展18(5)：751-755)，可估算出咸潮入侵的距離。上述模型均以已知徑流量為必要條件，可精確描述咸潮入侵的動態(tài)或距離，并對其產(chǎn)生機制進行研究，但不能對咸潮的發(fā)生和程度進行預(yù)測，而降水的多少直接影響了河口咸潮的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種流域咸潮預(yù)測方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)不能對咸潮的發(fā)生和程度進行預(yù)測的技術(shù)問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種流域咸潮預(yù)測方法，所述方法的具體步驟為：

(11)預(yù)測所測量流域的徑流，得到徑流日平均流量、月平均流量和年平均流量；

(12)以步驟(11)所獲得的徑流日平均流量、月平均流量和年平均流量作為參數(shù)代入三維水動力模式，以模擬咸潮動態(tài)。

三維水動力模式的徑流輸入?yún)?shù)并不是已有的數(shù)據(jù)，而是根據(jù)步驟(11)預(yù)測得到的徑流，因此通過步驟(12)得到的咸潮動態(tài)也為經(jīng)過預(yù)測而得到的咸潮動態(tài)。

作為一種優(yōu)選方案，所述步驟(11)所述的具體步驟如下：

(21)通過如下公式計算徑流日流量D：

D＝r_min×A+r×A×coe，其中r_min為基本流系數(shù)，取流域枯水期平均流量除以其集水面積的結(jié)果，A為單元面積，coe為水流至注入點過程中的損耗系數(shù)；

(22)匯總一個月的徑流日流量得到該月的徑流月流量，取其平均值得到徑流月平均流量；

(23)匯總一年的徑流日流量得到該年度徑流年流量，取其平均值得到徑流年平均流量。

作為進一步的優(yōu)選方案，所述基本流系數(shù)為0.00043m/d，所述損耗系數(shù)滿足以下不等式：0.45≤損耗系數(shù)≤0.8。

作為更進一步的優(yōu)選方案，所述步驟(12)采用的三維水動力模式為環(huán)境流體動力學模式EFDC。

作為更進一步的優(yōu)選方案，所述環(huán)境流體動力學模式的水平網(wǎng)格采用曲線正交網(wǎng)格坐標，垂向采用sigma網(wǎng)格坐標。

作為再進一步的優(yōu)選方案，所述sigma網(wǎng)絡(luò)坐標σ定義為其中η是海表面抬升，D＝h+η。h是相對于大地水準面的瞬時水深，z是在笛卡兒坐標系下的垂向坐標，當σ＝0時表示自由表面，而σ＝-1時表示海底。