[发明专利]一种湖泊分级分期旱限水位确定方法及系统

权利要求书

1.一种湖泊分级分期旱限水位确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

基于四种湖泊生态水位分析法确定不同来水频率下每个月的湖泊生态水位；所述四种湖泊生态水位分析法包括：水文频率分析法、湖泊形态分析法、生物空间法以及最枯月平均水位法；

基于预测的经济社会发展指标和预测的用水定额计算不同来水频率下每个月的湖泊外用水需求量；

基于入湖口的长期流量观测数据或出湖口的长期流量观测数据确定不同来水频率下每个月的湖泊入湖流量；具体为：对于在入湖口设有水文站并拥有长期流量观测数据的湖泊，将离湖泊近的控制性水文站的实测数据作为该湖泊的入湖流量；或对于在出湖口设有水文站并拥有长期流量观测数据的湖泊，根据该湖泊的水位实测资料和湖泊水位-容积曲线，通过水量平衡原理推求入湖流量：I_入-I_出＝ΔW_蓄＝V(Z₂)-V(Z₁)；式中，I_入为该时段湖泊的入湖水量，I_出为该时段湖泊的出湖水量，ΔW_蓄为该时段湖泊的蓄水量变化，V()为湖泊水位-容积转换函数，用于将水位转换为容积，Z₂、Z₁分别为湖泊时段末和时段初的水位；根据I_入-I_出推求时段内湖泊的入湖水量，再转换得到湖泊的入湖流量；或在湖泊入湖流量实测资料不完整的情况，通过水文模型模拟湖泊的入流进行插补延长，以获得完整的长序列入湖流量资料，并基于完整的长序列入湖流量资料确定入湖流量；

基于湖泊蒸发站点的测量数据或太阳辐射强度数据和气象数据确定不同来水频率下每个月的湖面蒸散发量；具体为：对于所在流域设有蒸发观测站点的湖泊，将离湖泊近的蒸发站点的实测数据作为该湖泊的湖面蒸散发量；或基于卫星遥感数据获取太阳辐照度，通过气象数据获取日平均空气温度、露点温度以及风速数据，使用Liacre公式计算湖面蒸散发量E：E＝(0.015+0.00042Ta+10^-6h)*(0.8Q_s-40+2.5×U₂F(Ta-Td))；式中，Ta表示日平均温度，Td表示露点温度，Qs表示太阳辐照度，U₂表示2m风速，h表示高程，F是与湖泊高度相关的系数；

基于不同来水频率下每个月的湖泊生态水位、不同来水频率下每个月的湖泊外用水需求量、不同来水频率下每个月的湖泊入湖流量以及不同来水频率下每个月的湖面蒸散发量确定不同来水频率下每个月的湖泊旱限水位；具体为：对于有供水功能的有源湖泊，在最低生态水位的基础上叠加湖泊外用水，并考虑入湖径流及湖泊蒸发进行计算，旱限水位计算如下式：

当(V_需水-V_径流+V_蒸发)0时，Z＝Z(V(H_emin)+V_需水-V_径流+V_蒸发)；

当(V_需水-V_径流+V_蒸发)≤0时，Z＝H_emin；

式中，Z为来水频率P下的旱限水位；V(H_emin)为来水频率P下计算的湖泊生态水位转换后的容积；V_需水为来水频率P下规划水平年湖泊外用水需求；V_径流为来水频率P下的入湖流量；V_蒸发为来水频率P下的湖面蒸散发量，V_蒸发＝湖面蒸散发量×湖面面积；Z()为湖泊容积-水位转换函数，用于将容积转换成对应的水位；当P＝75％时，Z为旱警水位；当P＝95％时，Z为旱保水位；H_emin为来水频率P下的湖泊生态水位；

对于无供水功能的有源湖泊，不考虑湖泊外用水需求，仅考虑生态水位，旱限水位计算如下式：

当(V_蒸发-V_径流)0时，Z＝Z(V(H_emin)-V_径流+V_蒸发)；

当(V_蒸发-V_径流)≤0时，Z＝H_emin；

结合流域多年平均月降水量、湖泊多年平均月入流量、湖泊多年平均月水位以及湖泊多年平均月需水量，采用Fisher最优分割法将一个水文年中的月份进行分期，每一分期包括至少一个月，基于不同来水频率下每一分期包括的每个月的湖泊旱限水位确定不同来水频率下每一分期的湖泊旱限水位。