[发明专利]一种流域咸潮预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋灾害监测预警领域，特别是一种流域咸潮预测方法。

背景技术

咸潮是三角洲特别是珠江三角洲最复杂的现象之一，它受到径流、潮汐、地形等诸多因素的驱动、影响和制约，表现出极为复杂的时空变化特征。近十几年来，珠江三角洲冬春季咸潮频繁发生，使当地生产及生活用水受到影响，对国民经济的发展影响极大。广东省位于珠江流域的下游，省内降水的多少直接影响珠江的径流量，而珠江流域径流变化是珠江口咸潮发生的主要原因之一。只有能够精确预测径流量，才能达到精确预测咸潮发生的程度与范围。因此，需要一个能够根据气象预报资料预测珠江径流量的模式，并将预测得到的珠江径流量提供给河网-河口三维一体化数学模式，模拟和预测珠江三角洲冬季咸潮的动态，从而为有关职能部门建立珠江三角洲咸潮预警体系及实施应对措施提供技术支持。

Xue et al曾运用高分辨率无结构网格的有限体积近岸海洋模型FVCOM模拟了长江口的咸潮入侵，并研究了其物理机制(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曾使用一个三维斜压水动力盐度模型研究了在不同径流条件对台湾Danshuei River estuary余流与盐度入侵的影响(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)。这些咸潮研究模型工作原理为提供一定外部驱动条件(外边界、径流、地形等)，根据一系列水动力控制方程模拟出盐水入侵河口的三维动态。陈水森等根据珠江口磨刀门水道长期的含氯度、水位与流量数据推导出磨刀门水道咸潮入侵的经验模型(陈水森，方立刚、李红、李宏丽等，2007：珠江口咸潮入侵分析与经验模型———以磨刀门水道为例。水科学进展18(5)：751-755)，可估算出咸潮入侵的距离。上述模型均以已知径流量为必要条件，可精确描述咸潮入侵的动态或距离，并对其产生机制进行研究，但不能对咸潮的发生和程度进行预测，而降水的多少直接影响了河口咸潮的发生。

发明内容

本发明提供一种流域咸潮预测方法，以解决现有技术不能对咸潮的发生和程度进行预测的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种流域咸潮预测方法，所述方法的具体步骤为：

(11)预测所测量流域的径流，得到径流日平均流量、月平均流量和年平均流量；

(12)以步骤(11)所获得的径流日平均流量、月平均流量和年平均流量作为参数代入三维水动力模式，以模拟咸潮动态。

三维水动力模式的径流输入参数并不是已有的数据，而是根据步骤(11)预测得到的径流，因此通过步骤(12)得到的咸潮动态也为经过预测而得到的咸潮动态。

作为一种优选方案，所述步骤(11)所述的具体步骤如下：

(21)通过如下公式计算径流日流量D：

D＝r_min×A+r×A×coe，其中r_min为基本流系数，取流域枯水期平均流量除以其集水面积的结果，A为单元面积，coe为水流至注入点过程中的损耗系数；

(22)汇总一个月的径流日流量得到该月的径流月流量，取其平均值得到径流月平均流量；

(23)汇总一年的径流日流量得到该年度径流年流量，取其平均值得到径流年平均流量。

作为进一步的优选方案，所述基本流系数为0.00043m/d，所述损耗系数满足以下不等式：0.45≤损耗系数≤0.8。

作为更进一步的优选方案，所述步骤(12)采用的三维水动力模式为环境流体动力学模式EFDC。

作为更进一步的优选方案，所述环境流体动力学模式的水平网格采用曲线正交网格坐标，垂向采用sigma网格坐标。

作为再进一步的优选方案，所述sigma网络坐标σ定义为其中η是海表面抬升，D＝h+η。h是相对于大地水准面的瞬时水深，z是在笛卡儿坐标系下的垂向坐标，当σ＝0时表示自由表面，而σ＝-1时表示海底。