[发明专利]一种河口沿程淡水保证率的反演方法

说明书

本发明公开了一种河口沿程淡水保证率的反演方法，包括以下步骤：根据河口历史淡水径流和潮位资料，得到人为取水影响后的径流分布函数；B.建立径流‑潮位二维联合分布及其联合风险概率模型；C.基于河口实测地形，构建三维水动力和盐度数学模型；D.基于步骤C所得的三维水动力和盐度数学模型，以径流、潮位的逐项组合来进行盐水入侵模拟，得各河段不发生盐水入侵的径流和潮位区间，即淡水保证区；E.基于步骤B和步骤D计算出盐水入侵的河口沿程淡水保证率；F.根据步骤E得出的河口沿程淡水保证率，进而得出不同取水规模下的临界取水断面。本发明的有益效果为：提供盐水入侵风险评估方法，能够实现河口沿程淡水保证率的精准量化。

技术领域

本发明涉及河口淡水资源利用领域，具体涉及一种河口沿程淡水保证率的反演方法。

背景技术

随着社会经济的发展，水资源对于各行各业而言作为一种越来越重要的资源。河流入海口地区常常受盐水入侵影响，水体的盐度大小影响着河流与湿地生态系统，也影响了人类的水资源开发利用。很多大城市和人口聚居地均位于河口地区，淡水资源十分重要，由于盐水入侵的影响，河流入海口的取水规模选择和取水点选址对饮水安全与社会经济发展具有重要影响。

河口盐度处于径流、潮位等水文因素和地形因素的共同作用下，并且常常受到人类取水影响，河口盐度时空分布规律复杂，在全球海平面上升和气候变化的大背景下，加上人类活动增多，河口地区径流、潮位等水文因素和地形因素的变化对盐水入侵的影响不可忽视。

但相比于径流和潮位实测序列，对河口全河段盐度进行现场实测十分困难，河口长序列盐度实测资料往往十分欠缺，不便进行河口盐水入侵风险的评估，更无法进行取水口的合理确定。因此需要一种河口沿程淡水保证率反演方法，为河口取水口的确定提供技术支持，保障河口地区的饮水安全。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明的目的在于提出一种基于河口径流、潮位序列和地形资料的沿程淡水保证率反演方法，通过数值模拟得到各河段不发生盐水入侵的临界径流-潮位控制线，引入Copula函数研究河口地区的径流-潮位关联特性，并考虑人类取水导致的径流减小影响，基于径流-潮位Copula联合分布函数研究了河口地区的盐水入侵及各河段淡水保证率，得出了不同取水规模下的沿程淡水保证率，并得出了各设计取水保证需求下的临界取水断面。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种河口沿程淡水保证率的反演方法，包括以下步骤：

A.根据河口历史淡水径流和潮位资料，对河口逐日水文和潮汐特征进行解析，基于常用且典型的分布函数(例如：线性、均匀、正态、指数、PIII，Gompertz分布函数等)对径流和潮位累计频率曲线进行拟合，得出径流、潮位的边缘分布特性，并进一步考虑人为取水的影响，得到人为取水影响后的径流分布函数，取水后的径流分布函数即为天然径流方程发生平移，平移的单元数与取水规模相对应；

B.根据步骤A所得的河口径流、潮位的边缘分布特性，考虑两者之间的相互影响和关联特性，建立径流-潮位二维联合分布及其联合风险概率模型；

C.基于河口实测地形，构建三维水动力和盐度数学模型，所述三维水动力和盐度数学模型上游边界为淡水径流，下游边界为外海潮位；

D.基于步骤C所得的三维水动力和盐度数学模型，根据河口径流和潮位分布范围，以径流、潮位的逐项组合来设置计算工况，进行各工况下河口盐水入侵三维数值模拟，以径流、潮位的逐项组合来进行盐水入侵模拟，可得径流、潮位逐项组合下的最大盐水入侵距离(以盐度为0.45‰作为盐水入侵阈值)，反推得不同盐水入侵距离下的临界径流-潮位控制线，即河口各河段沿程发生盐水入侵的临界径流-潮位控制线，并得各河段不发生盐水入侵的径流和潮位区间，即淡水保证区；

E.基于步骤B得出的径流-潮位二维联合分布和步骤D得出的河口各河段沿程临界径流-潮位控制线，计算出盐水入侵的河口沿程淡水保证率；