一种控制性供水湖泊旱警水位确定方法技术

本发明专利技术公开了一种控制性供水湖泊旱警水位确定方法，包括以下步骤：确定预警分期和旱警水位分级要求；取枯水年来水作为设计来水量，取沿湖社会经济用水量作为社会经济需水量；根据水文频率分析法、湖泊形态分析法、生物空间法和最枯月平均水位法分别获得第一、第二、第三、第四最低生态水位，取外包线作为湖泊逐月最低生态水位；将调度期末的湖泊应供水量设为0，逆序递推得到全年各月的月初水量加上社会经济应供水量，得到湖泊逐月旱警水量和旱警水位。本发明专利技术，解决了现有技术中各月份旱警水位独自计算获得的缺陷，在保障当月用水的同时，能够有效保障后续月份的用水，有效降低干旱期出现重大缺水的风险，为湖泊抗旱决策和管理提供技术支撑。理提供技术支撑。理提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种控制性供水湖泊旱警水位确定方法


[0001]本专利技术涉及水资源调度
，具体涉及一种控制性供水湖泊旱警水位确定方法，用于确定在来水量偏枯条件下，保障重要供水目标的控制性供水湖泊分级分期旱警水位(流量)的确定方法，以辨识湖泊在来水比预期偏枯时干旱缺水风险，为湖泊抗旱决策和管理提供更为科学合理的技术支撑。

技术介绍

[0002]为了避免在抗旱减灾指挥决策时，时机把握不准或应急响应过度的问题。2011年，国家防办及水利部水文局制定《旱限水位(流量)确定办法》，统一了旱限水位(流量)确定办法，以推进全国江河湖库干旱预警，科学指导抗旱工作。
[0003]其中，旱限水位是指影响城镇生活、工农业生产、生态环境等用水安全，应采取抗旱措施的水位。目前旱限水位研究主要集中在水库，针对湖泊大多参照江河和水库旱限水位确定方法，实际运用中缺乏可操作性。
[0004]《一种湖泊分级分期旱限水位确定与动态控制方法》(水利学报，第53卷第2期，2022
‑
02)中，每个月的旱限水位以当月的生态水位为基础，直接叠加湖泊外用水以及入湖径流和蒸散发计算获得，该方案存在以下缺陷：
[0005]第一，每个月的旱限水位直接叠加计算获得，保障时段的用水控制不够精确。
[0006]第二，各月份的旱限水位独自计算获得，无法保障当月用水的同时，还能有效保障后续月份的用水。
[0007]有鉴于此，急需对现有的湖泊分级分期旱限水位确定方法进行改进，以有效保障后续月份的用水，为科学合理地为湖泊抗旱决策和管理提供技术支撑。

技术实现思路

[0008]针对上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种确定水库旱限水位的方法，以解决现有技术无法在保障当月的用水的同时，还能有效保障后续月份的用水的问题。
[0009]为此，本专利技术提供了一种控制性供水湖泊旱警水位确定方法，包括以下步骤：
[0010]根据湖泊历年的来水规律和需水特点，将一个水文年划分为若干时期，以确定预警分期；并根据各时期的抗旱调度精细化程度和干旱程度，确定各时期旱警水位分级要求，设为轻度干旱和严重干旱两级旱警水位；
[0011]取一般枯水年和特枯水年的来水，作为所述两级旱警水位对应的设计来水量；
[0012]取一般枯水年和特枯水年的沿湖社会经济用水量，作为所述两级旱警水位对应的社会经济需水量；
[0013]根据水文频率分析法、湖泊形态分析法、生物空间法和最枯月平均水位法分别获得第一、第二、第三、第四最低生态水位，取所述第一、第二、第三、第四生态水位的外包线作为湖泊逐月最低生态水位；
[0014]将调度期末的湖泊应供水量设为0，结合对应的设计来水量、社会经济需水量和蒸
发量，逆序递推得到全年各月的月初水量，作为各月的社会经济应供水量；
[0015]将湖泊各个月份生态水位对应的水量加上社会经济应供水量，得到湖泊逐月旱警水量，并根据水位库容曲线转换后，得到湖泊逐月旱警水位。
[0016]在上述方法中，优选地，逆序递推得到各月的月初水位Z
hx,i
作为各月的旱警水位，计算公式如下：
[0017]W
hx,i
＝max(0,W
s,i
+W
loss,i
‑
W
p,i
+W
hx,i+1
)；
[0018]W
hx,13
＝0；
[0019]W
′
hx,i
＝f
‑1(Z
e,i
)+W
hx,i
；
[0020]Z
hx,i
＝f(W
′
hx,i
)；
[0021][0022]式中：
[0023]i为水文年中的第i月，1≤i≤12；
[0024]W
hx,i
为第i月的湖泊应供水量；
[0025]W
′
hx,i
为第i月的湖泊旱警水量；
[0026]Z
hx,i
为第i月的湖泊旱警水位；
[0027]f(x)为湖泊水位
‑
容积曲线；
[0028]W
s,i
为第i月的社会经济需水量；
[0029]W
p,i
第i月的湖泊设计来水量；
[0030]W
loss,i
第i月的湖泊蒸发损失水量；
[0031]Z
e,i
第i月的湖内最低生态水位；
[0032]Z
limit
为湖泊汛限水位；
[0033]Z
normal
为湖泊正常蓄水位。
[0034]在上述方法中，优选地，采用水文频率分析法推求获得第一最低生态水位的过程如下：
[0035]根据湖泊水位站实测资料序列，对各月平均水位进行水文频率分析计算，并选用P
‑Ⅲ
型理论曲线配线，得到湖泊不同水文频率下各月平均水位设计成果；
[0036]再根据不同水文频率下各月平均水位的设计水位成果，推求获得P＝75％和P＝95％频率下的各月平均水位，各月平均水位即为所述第一最低生态水位。
[0037]在上述方法中，优选地，采用湖泊形态分析法推求获得第二最低生态水位的过程如下：
[0038]根据实测获得的湖泊水位和湖泊面积资料，建立湖泊水位和湖泊面积变化率的关系曲线，其中，湖面面积变化率为湖泊面积与湖泊水位关系函数的一阶导数；
[0039]在湖泊水位和湖泊面积变化率的关系曲线上，湖面面积变化率最大值对应的水位即为第二最低生态水位。
[0040]在上述方法中，优选地，所述第二最低生态水位通过求解以下方程组得到：
[0041]F＝f(Z)；
[0042][0043]Z
min
≤Z≤Z
normal
；
[0044]式中，F为湖泊面积，Z为湖泊水位，Z
min
为湖泊面积最小时对应的水位，Z
normal
为湖泊正常蓄水位。
[0045]在上述方法中，优选地，
[0046]采用生物空间法推求获得第三最低生态水位的过程如下：
[0047]选取鱼类作为湖泊水位的敏感生物，所述第三最低生态水位Z
emin
根据湖泊典型鱼类的适宜水深确定，Z
emin
＝Z0+Z
鱼
；
[0048]式中，Z0为湖底平均高程；Z
鱼
为鱼类生存所需的最小水深。
[0049]在上述方法中，优选地，所述第四最低生态水位为最枯月平均水位。
[0050]在上述方法中，优选地，所述若干时期包括汛期、非汛期、生态关键期和农业用水高峰期，其中，汛后第一个月至第二年汛前最后一个月作为干旱预警期；对于汛期有抗旱需求的地区，可将汛期本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制性供水湖泊旱警水位确定方法，其特征在于，包括以下步骤：根据湖泊历年的来水规律和需水特点，将一个水文年划分为若干时期，以确定预警分期；并根据各时期的抗旱调度精细化程度和干旱程度，确定各时期旱警水位分级要求，设为轻度干旱和严重干旱两级旱警水位；取一般枯水年和特枯水年的来水，作为两级旱警水位对应的设计来水量；取一般枯水年和特枯水年的沿湖社会经济用水量，作为所述两级旱警水位对应的社会经济需水量；根据水文频率分析法、湖泊形态分析法、生物空间法和最枯月平均水位法分别获得第一、第二、第三、第四最低生态水位，取所述第一、第二、第三、第四生态水位的外包线作为湖泊逐月最低生态水位；将调度期末的湖泊应供水量设为0，结合对应的设计来水量、社会经济需水量和蒸发量，逆序递推得到全年各月的月初水量，作为各月的社会经济应供水量；将湖泊各个月份生态水位对应的水量加上社会经济应供水量，得到湖泊逐月旱警水量，并根据水位库容曲线转换后，得到湖泊逐月旱警水位。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，逆序递推得到各月的月初水位Z
hx，i
作为各月的旱警水位，计算公式如下：W
hx，i
＝max(0，W
s，i
+W
loss，i
‑
W
p，i
+W
hx，i+1
)；W
hx，13
＝0；W
′
hx，i
＝f
‑1(Z
e，i
)+W
hx，i
；Z
hx，i
＝f(W
′
hx，i
)；式中：i为水文年中的第i月，1≤i≤12；W
hx，i
为第i月的湖泊应供水量；W
′
hx，i
为第i月的湖泊旱警水量；Z
hx，i
为第i月的湖泊旱警水位；f(x)为湖泊水位
‑
容积曲线；W
s，i
为第i月的社会经济需水量；W
p，i
第i月的湖泊设计来水量；W
loss，i
第i月的湖泊蒸发...

【专利技术属性】
技术研发人员：严子奇，蒋云钟，周祖昊，严登华，韦瑞深，王坤，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：