[發明專利]一種長距離調水明渠冬季氣溫等級評價方法

在審

• 申請號: 202011266535.5
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112465314A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 段文剛;楊金波;黃明海;黃衛;郭輝;滕素芬
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06F17/18;G06Q50/06;G06Q50/26
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

本發明提供一種長距離調水明渠冬季氣溫等級評價方法，包括如下步驟：計算調水明渠沿線布設的相對均勻的n個氣象站的影響渠段水流流經時長；提出冬季氣溫序列鏈概念，并給出冬季氣溫序列鏈計算表達式；計算冬季氣溫鏈的氣候平均值計算某一目標年冬季最低氣溫鏈距平ΔT；計算標準差σ；根據距平ΔT和標準差σ對長距離調水明渠冬季氣溫進行等級劃分。本發明根據調水明渠線性、單向順序流動的特點，選取沿線布設相對均勻的n個氣象站，首次提出冬季氣溫序列鏈概念，并給出冬季氣溫序列鏈計算表達式，據此進行冬季氣溫等級的評價。本發明較現行標準評價科學性、時效性和實用性更強。

技術領域

本發明涉及長距離調水明渠冬季冰期安全高效輸水技術領域，具體是一種長距離調水明渠冬季氣溫等級評價方法。

背景技術

我國已建和在建的長距離調水工程有：南水北調中線、南水北調東線、引灤入津、引黃濟青、引大入秦、鄂北調水、引江濟淮、滇中引水、引洮供水、吉林中部供水和新疆調水工程等。多數工程位于高緯度和寒冷地區，全長數百上千公里，水流從渠首流經渠末需要幾天甚至二十天。有關研究和工程運行實踐表明，冬季輸水氣溫過低可能形成冰蓋，為防止出現冰塞冰壩災害，必須降低水流流速和弗勞德數，如此，冬季冰蓋輸水流量將顯著降低。如南水北調中線工程冬季冰蓋輸水安全流量僅為渠道設計流量的30％～50％。調水明渠冬季輸水會不會形成冰蓋、何時形成冰蓋是安全高效輸水的前提。

例如，南水北調中線工程總干渠全長1432km，其中渠首陶岔閘至明渠末端北拒馬河閘長1198km。從南至北依次流經南陽、鄭州、邢臺和保定等城市，冬季輸水從陶岔渠首流至明渠末端北拒馬河暗渠約20天。沿程水流逐漸失熱(偶而也可能增熱)，水溫逐漸降低，至某一斷面降至臨界水溫則形成冰蓋。則該斷面以下按照冰蓋安全輸水流量輸水，否則將出現冰塞冰壩險情災情。為渠道安全高效輸水計，最為關心的首要問題就是冬季輸水會不會形成冰蓋以及何時何地形成冰蓋，以便決策提前降低流量。而現行國家標準《GB/T 33675-2017冷冬等級》和《GB/T 21983-2008暖冬等級》都是等冬季完全結束，統計計算目標年冬季平均氣溫(上年12月至當年2月的平均氣溫)，并與其對應的氣候平均值(一般取最近30年)進行距平計算和標準差計算，在此基礎上，給予冷冬、平冬和暖冬評價。該方法用于長距離調水明渠冬季冰期安全高效輸水，顯得科學性和時效性不足：一是冬季平均氣溫是指上年12月1日至當年2月28日(或29日)合計90天或91天的平均氣溫，而影響調水工程渠道水溫只是5天～20天的氣溫，也許某個冬季是平冬，但若是遭遇一波寒潮，幾天內氣溫驟降，對于渠道可能形成冰蓋；二是作為渠道運行管理部門來講，在冬季“進行時”就關心其氣溫評價，而不是在冬季完全結束時的“馬后炮”評價。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明提供一種長距離調水明渠冬季氣溫等級評價方法，以解決科學性和時效性的問題。

一種長距離調水明渠冬季氣溫等級評價方法，包括如下步驟：

步驟一、計算調水明渠沿線布設的相對均勻的n個氣象站的影響渠段水流流經時長t/n，其中t為水流從渠首流動至渠末的時長，n為選取的調水明渠沿線布設相對均勻的氣象站的個數；

步驟二、提出冬季氣溫序列鏈概念，并給出冬季氣溫序列鏈計算表達式：

T：冬季氣溫序列鏈氣溫，目標年冬季n站t天日平均氣溫的平均值，單位為攝氏度(℃)，每站取t/n天數據，并依次首尾相接；

t：水流從渠首流動至渠末的時長，單位為天數(d)；

n：沿線氣象站數目，t/n應為整數；

T₁：沿線流經的第1個氣象站的日平均氣溫，單位為攝氏度(℃)，取第1天～第t/n天的數據；

T₂：沿線流經的第2個氣象站的日平均氣溫，單位為攝氏度(℃)；取第t/n+1天～第2t/n天的數據；