[发明专利]一种潮汐河口水位过程的预测方法

说明书

一种潮汐河口水位过程的预测方法，该方法包括以下步骤：步骤1：形成“水位（η）‑时间（t）”关系序列；步骤2：获取河口区任意位置的“水位（η）‑时间（t）”关系序列；步骤3：得到各个时频域对应水位时间序列的卷积结果；步骤4：获取各个分潮簇周期对应的W_n(s)累加结果；步骤5：重构各周期分潮簇对应的水位时间序列；步骤6：表征对步骤3所述特定空间位置的水位过程；步骤7：重复上述步骤3‑步骤6，明确任意空间位置的水位过程关系式，即实现对潮汐河口水位过程的预测。本发明所提供的一种潮汐河口水位过程的预测方法，可以克服预报精度和代表性不足的缺陷，提高了河口水文站历史资料在水位（潮位）预测应用的准确性和适用性。

技术领域

本发明涉及河口智能管理技术领域，尤其是一种潮汐河口水位过程的预测方法。

背景技术

潮汐河口是陆地、海洋物质交换的重要通道，影响地形地貌演变、生态系统稳定以及居民生产生活等。水利、能源、航运、渔业等部门密切关注河口水位的变化，设置了野外水位测站，并通过调和分析测站的历史资料，进行水位预报。在外海区域，水位变化仅受潮波运动的影响，该方法可以取得较高的预报精度。河口区水位同时受河道径流、海洋潮流非线性叠加作用的影响，呈现周期波动剧烈、空间分布差异显著的特征。

目前，对于潮汐河口水位过程的预测通常采用传统数学调和分析方法，忽略了径、潮非线性相互作用以及河口区水流运动的空间差异性，导致河口水位预报的精度不高。同时，基于调和分析方法的河口水位预测“以点代面”地反映河口区大范围的水位情况，忽略了水流运动的空间分布差异，缺乏河流动力学与海洋动力学的交叉理论支撑，代表性不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种潮汐河口水位过程的预测方法，可以克服预报精度和代表性不足的缺陷，通过数学模拟与小波分解、重构运算，明确了不同周期分潮簇对河口水位(潮位)过程影响的贡献度，提高了河口水文站历史资料在水位(潮位)预测应用中的准确性和适用性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种潮汐河口水位过程的预测方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：收集河口区水位测站1个月及以上的逐时水位数据，形成“水位(η)-时间(t)”关系序列；

步骤2：进行水动力模拟，获取河口区任意位置的“水位(η)-时间(t)”关系序列；

步骤3：针对某一空间位置的水位时间序列，利用Morlet小波函数的时频特性，将其分解为不同时频域信息，得到各个时频域对应水位时间序列的卷积结果；

步骤4：将潮波对水位过程的周期特性影响细分为四分之一日潮周期(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)对应不同的频率分布，据此对步骤3得到的卷积结果进行分类，将属于同一分潮簇周期特性的卷积结果进行归类与合并，获取各个分潮簇周期对应的W_n(s)累加结果；

步骤5：根据步骤4得到的各个分潮簇周期对应的W_n(s)累加结果，进行反卷积运算，重构各周期分潮簇对应的水位时间序列；

步骤6：利用各分潮簇的贡献程度进行表征，对步骤3所述特定空间位置的水位过程，计算公式如下：

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

+η_1/14cos(ωt/14+φ_1/14)