[发明专利]一种河口区咸淡水比例测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利工程领域，尤其是一种河口区咸淡水比例测量方法。

背景技术

我国拥有漫长的海岸线及长江、黄河及珠江江等多个河口区，潮涨潮落为河口区带来了丰富的咸淡水资源。河口区往往经济发达、人口众多，咸淡水资源利用量大。

咸淡水影响的河口区沿岸分布有众多类型取水户，包括对取水盐度无要求的电厂直排冷却水；对取水盐度有要求(含氯度须小于250mg/L)利用大小潮、涨落潮盐度差异“偷淡”的水厂，工业企业取用水户，以及对水质有要求，但采用海水淡化设备利用咸淡水的取水户(如珠江河口部分印染厂、造纸厂等等)。其中河口电厂是取用咸淡水的“大户”，如珠江河口沿岸分布有众多电厂，电厂的直排冷却水基本上都是取用珠江河口的咸淡水，特别是采用直流冷却的电厂，通过利用咸淡水资源对发电机组的凝汽器进行冷却，与二次循环冷却机组相比，能充分利用潮汐作用带来的咸淡水，具有耗水量极少(在冷却过程中基本不发生水量损耗，几乎全部直接回归河道中)、对水质要求不高等特点。尽管其排水会对河道产生一定的温升影响，但由于其还具有能耗低、耗用淡水资源少的特点被广泛应用，具有节能和节约淡水资源的优点。这些电厂循环冷却水的取水量巨大，一台采用直流冷却方式的百万千瓦级机组每年取用咸淡水约6亿m³；因此，一个大型电厂年取用咸淡水少则十几亿m³，多则二、三十亿m³。

随着最严格水资源管理制度的不断深化，咸淡水作为国家鼓励的非常规水资源，如何计入用水总量控制指标，咸淡水区域如何开展水功能区及其纳污总量控制管理，如何开展入河排污口管理，均直接关系到水资源“三条红线”控制及其考核管理，尤其是取水许可管理、取用水量指标统计、水资源费征收、入河排污口和水功能区管理等诸多水资源管理问题。在河口区咸淡水资料利用中的一个核心问题就是测量咸淡水的比例问题，这也是咸淡水资源管理中的难点问题。目前的咸淡水比例测量的一般方法是根据水文站长序列盐度监测资料就是统计测量，该方法虽简单，但存在受水文站点布设制约，不能全面反映河口区不能水域的咸淡水比例，存在较大的局限性。

目前国内外对咸淡水比例测量方法主要基于水文站实测盐度资料的统计，通过实测资料的统计来确定珠江三角洲网河区的咸淡水比例方法简单，但由于实测资料分布不均、时间序列也不一致，也没有典型的代表性，此外资料的收集也面临一定的现实困难。因而仅依靠统计资料得到的咸淡水比例能够满足一定的需要，却不全面，水文站盐度资料的统计仅能代表点的信息，无法全面反映河口区域不同水域的咸淡水比例情况。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种利用取样数据精确测量河口区咸淡水比例的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种河口区咸淡水比例测量方法，包括以下步骤：

A、根据河口区实际岸线及地形情况，建立高度拟合岸线的无结构网格，垂向采用Sigma网格坐标；

B、根据实测的河道地形数据，将河道地形数据插值到无结构网格点，建立数字地形高程，在上述无结构网格的网格点对应的位置设置传感器，将传感器采集到的数据发送至服务器；

C、利用网格点数据、数字地形高程、传感器采集到的数据及边界文件建立河口三维水动力-盐度数学模型并进行率定验证；

D、将三维水动力模型的上边界年平均流量进行排频，选取典型年；

E、对选取的典型年进行一年365天逐时的盐度计算；

F、根据上述步骤计算而得的盐度值计算每个网格点的咸淡水比例；

G、根据每个网格点的咸淡水比例进行差值计算得到河口区咸淡水比例的等值线图。

进一步，所述步骤A中无结构网格的网格尺度不小于50m。

进一步，所述步骤A中垂向采用Sigma网格坐标，垂向分层为10层。

进一步，所述步骤A中的垂向分层的10层均分当地水深。

进一步，所述步骤B中采集到的数据包括有盐度值、水位及水流流速。

进一步，所述步骤D具体为：将三维水动力模型的上边界年平均流量进行排频，选取上游90％保证率来水年对应的年份和50％保证率来水年对应的年份作为合适的典型年。

进一步，所述步骤E中：对选取的典型年进行一年365天逐时的盐度计算，其中三维水动力模型的计算边界条件包括外海及上游，外海边界采用潮汐调和常数，上游边界采用流量边界。

进一步，所述步骤F中咸淡水比例根据一年中盐度超标小时数计算。