[發(fā)明專利]一種潮汐河口水位過(guò)程的預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110267302.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113076704B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙汗青;馮浩川;戴會(huì)超;劉志武;蔣定國(guó);梁犁麗;翟儼偉;張瑋;翟然;徐志;楊恒;盧韋偉;楊媛;殷兆凱;劉琨;陳昂;李夢(mèng)杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司;中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G06F30/28
• 分類號(hào): G06F30/28;E02B1/00;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 成鋼

一種潮汐河口水位過(guò)程的預(yù)測(cè)方法，該方法包括以下步驟：步驟1：形成“水位（η）?時(shí)間（t）”關(guān)系序列；步驟2：獲取河口區(qū)任意位置的“水位（η）?時(shí)間（t）”關(guān)系序列；步驟3：得到各個(gè)時(shí)頻域?qū)?yīng)水位時(shí)間序列的卷積結(jié)果；步驟4：獲取各個(gè)分潮簇周期對(duì)應(yīng)的W_n(s)累加結(jié)果；步驟5：重構(gòu)各周期分潮簇對(duì)應(yīng)的水位時(shí)間序列；步驟6：表征對(duì)步驟3所述特定空間位置的水位過(guò)程；步驟7：重復(fù)上述步驟3?步驟6，明確任意空間位置的水位過(guò)程關(guān)系式，即實(shí)現(xiàn)對(duì)潮汐河口水位過(guò)程的預(yù)測(cè)。本發(fā)明所提供的一種潮汐河口水位過(guò)程的預(yù)測(cè)方法，可以克服預(yù)報(bào)精度和代表性不足的缺陷，提高了河口水文站歷史資料在水位（潮位）預(yù)測(cè)應(yīng)用的準(zhǔn)確性和適用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及河口智能管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種潮汐河口水位過(guò)程的預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

潮汐河口是陸地、海洋物質(zhì)交換的重要通道，影響地形地貌演變、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定以及居民生產(chǎn)生活等。水利、能源、航運(yùn)、漁業(yè)等部門(mén)密切關(guān)注河口水位的變化，設(shè)置了野外水位測(cè)站，并通過(guò)調(diào)和分析測(cè)站的歷史資料，進(jìn)行水位預(yù)報(bào)。在外海區(qū)域，水位變化僅受潮波運(yùn)動(dòng)的影響，該方法可以取得較高的預(yù)報(bào)精度。河口區(qū)水位同時(shí)受河道徑流、海洋潮流非線性疊加作用的影響，呈現(xiàn)周期波動(dòng)劇烈、空間分布差異顯著的特征。

目前，對(duì)于潮汐河口水位過(guò)程的預(yù)測(cè)通常采用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)調(diào)和分析方法，忽略了徑、潮非線性相互作用以及河口區(qū)水流運(yùn)動(dòng)的空間差異性，導(dǎo)致河口水位預(yù)報(bào)的精度不高。同時(shí)，基于調(diào)和分析方法的河口水位預(yù)測(cè)“以點(diǎn)代面”地反映河口區(qū)大范圍的水位情況，忽略了水流運(yùn)動(dòng)的空間分布差異，缺乏河流動(dòng)力學(xué)與海洋動(dòng)力學(xué)的交叉理論支撐，代表性不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種潮汐河口水位過(guò)程的預(yù)測(cè)方法，可以克服預(yù)報(bào)精度和代表性不足的缺陷，通過(guò)數(shù)學(xué)模擬與小波分解、重構(gòu)運(yùn)算，明確了不同周期分潮簇對(duì)河口水位(潮位)過(guò)程影響的貢獻(xiàn)度，提高了河口水文站歷史資料在水位(潮位)預(yù)測(cè)應(yīng)用中的準(zhǔn)確性和適用性。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種潮汐河口水位過(guò)程的預(yù)測(cè)方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：收集河口區(qū)水位測(cè)站1個(gè)月及以上的逐時(shí)水位數(shù)據(jù)，形成“水位(η)-時(shí)間(t)”關(guān)系序列；

步驟2：進(jìn)行水動(dòng)力模擬，獲取河口區(qū)任意位置的“水位(η)-時(shí)間(t)”關(guān)系序列；

步驟3：針對(duì)某一空間位置的水位時(shí)間序列，利用Morlet小波函數(shù)的時(shí)頻特性，將其分解為不同時(shí)頻域信息，得到各個(gè)時(shí)頻域?qū)?yīng)水位時(shí)間序列的卷積結(jié)果；

步驟4：將潮波對(duì)水位過(guò)程的周期特性影響細(xì)分為四分之一日潮周期(D4)、半日潮周期(D2)、全日潮周期(D1)以及半月潮周期(D1/14)，各分潮簇(D4、D2、D1、D1/14)對(duì)應(yīng)不同的頻率分布，據(jù)此對(duì)步驟3得到的卷積結(jié)果進(jìn)行分類，將屬于同一分潮簇周期特性的卷積結(jié)果進(jìn)行歸類與合并，獲取各個(gè)分潮簇周期對(duì)應(yīng)的W_n(s)累加結(jié)果；

步驟5：根據(jù)步驟4得到的各個(gè)分潮簇周期對(duì)應(yīng)的W_n(s)累加結(jié)果，進(jìn)行反卷積運(yùn)算，重構(gòu)各周期分潮簇對(duì)應(yīng)的水位時(shí)間序列；

步驟6：利用各分潮簇的貢獻(xiàn)程度進(jìn)行表征，對(duì)步驟3所述特定空間位置的水位過(guò)程，計(jì)算公式如下：

η≈η₀+η₁cos(ωt+φ₁)+η₂cos(2ωt+φ₂)+η₄cos(4ωt+φ₄) (公式I)

+η_1/14cos(ωt/14+φ_1/14)