基于副高中期变动的水库动态汛限水位划定方法及系统

技术领域

本发明涉及水文水电领域，尤其涉及一种基于副高中期变动的水库动态汛限水位划定方法及系统。

背景技术

我国绝大部分水库兼具防洪、兴利两个重要功能，汛期降水量大，防洪和兴利之间经常存在矛盾：汛限水位高，有利于蓄水兴利，但面对较大降水，防洪作用小，水库本身和下游地区存在安全风险；汛限水位低，有利于防洪安全，但容易造成汛期大量弃水，汛后无水可蓄，影响经济效益的局面。传统水库调度着眼于防洪安全，规定了汛期水位控制范围，影响水库效益。汛限水位动态控制理念，主要根据降水信息动态调整汛限水位，可以一定程度上提高水库经济效益，缓解水库防洪和兴利间的矛盾。但是，目前有关水库汛限水位动态控制方法的研究，主要依据气象部门发布的未来24h、48h降水预报，由于预见期短，遇到强降水过程，水库调度往往来不及有效应对，因此需要一种预见期较长的水库动态汛限水位划定方法，以满足水库调度需求。西北太平洋副热带高压(下面简称副高)是影响我国夏季降水最重要最直接的因子之一，大量水汽沿着副高边缘的西南气流向北输送到我国大陆，产生降水。研究发现，夏季副高存在周期为15天左右的东西方向中期振荡演变过程，会直接影响我国降水发生区域，因此，考虑副高的中期变动，对水库汛限水位动态控制有很好的指导意义。

发明内容

本发明目的在于公开一种基于副高中期变动的水库动态汛限水位划定方法，以预见期更长地进行水库动态汛限水位管理。

为实现上述目的，本发明公开了一种基于副高中期变动的水库动态汛限水位划定方法，包括：

根据历史副高中期变动规律，确定至少一个关联区域的演变周期和对应该演变周期的副高西伸脊点东西方向的经度范围、及副高西伸脊点经度随时间的变化函数；

对所述关联区域内受副高影响的任一水库，以该水库发生降水时所跨的副高西伸脊点经度为分割点将该演变周期划分为六个时间段，并计算各个时间段所对应该水库的日平均降水量；

根据所述副高西伸脊点经度随时间的变化函数和各个时间段所对应该水库的日平均降水量对该水库的汛限水位按所述的六个时间段进行分段规划；

其中，所述六个时间段分别为：

第一时间段，从所述关联区域副高西伸脊点最东位置西进到影响该水库降水的东部经度端点的时间段；

第二时间段，从影响该水库降水的东部经度端点西进到该水库的西部经度端点的时间段；

第三时间段，从影响该水库降水的西部经度端点西进到所述关联区域副高西伸脊点最西位置的时间段；

第四时间段，从所述关联区域副高西伸脊点最西位置东进到影响该水库降水的西部经度端点的时间段；

第五时间段，从影响该水库降水的西部经度端点东进到该水库的东部经度端点的时间段；

第六时间段，从影响该水库降水的东部经度端点东进到所述关联区域副高西伸脊点最东位置的时间段。

与上述方法相对应的，本发明还公开一种基于副高中期变动的水库动态汛限水位划定系统，包括：

第一处理单元，用于根据历史副高中期变动规律，确定至少一个关联区域的演变周期和对应该演变周期的副高西伸脊点东西方向的经度范围、及副高西伸脊点经度随时间的变化函数；

第二处理单元，用于对所述关联区域内受副高影响的任一水库，以该水库发生降水时所跨的副高西伸脊点经度为分割点将该演变周期划分为六个时间段，并计算各个时间段所对应该水库的日平均降水量；

第三处理单元，用于根据所述副高西伸脊点经度随时间的变化函数和各个时间段所对应该水库的日平均降水量对该水库的汛限水位按所述的六个时间段进行分段规划；

其中，所述六个时间段分别为：

第一时间段，从所述关联区域副高西伸脊点最东位置西进到影响该水库降水的东部经度端点的时间段；

第二时间段，从影响该水库降水的东部经度端点西进到该水库的西部经度端点的时间段；

第三时间段，从影响该水库降水的西部经度端点西进到所述关联区域副高西伸脊点最西位置的时间段；

第四时间段，从所述关联区域副高西伸脊点最西位置东进到影响该水库降水的西部经度端点的时间段；

第五时间段，从影响该水库降水的西部经度端点东进到该水库的东部经度端点的时间段；

第六时间段，从影响该水库降水的东部经度端点东进到所述关联区域副高西伸脊点最东位置的时间段。

本发明具有以下有益效果：

能预见期更长地进行水库动态汛限水位管理，根据水库动态汛限水位调整水库运行，在防洪安全的前提下取得最大经济效益。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

本实施例公开一种基于副高中期变动的水库动态汛限水位划定方法，包括：

步骤S1、根据历史副高中期变动规律，确定至少一个关联区域的演变周期和对应该演变周期的副高西伸脊点东西方向的经度范围、及副高西伸脊点经度随时间的变化函数。

在该步骤中，所谓关联区域，泛义是指受副高中期影响的区域；基于和非副高时间正常气象状态下的气象数据对比，可以确定具体受副高中期影响的关联区域。

而且，进一步的，本领域的技术人员还可以在上述所确定的大的关联区域中进行细粒度更小的区域划分，即将受副高中期影响的表现特征近似的且位置临近的地理位置划分为一个子区域，相关的表现特征可以是具体的降水量影响程度等。

值的说明的是：下述的关联区域可以是泛义的大的关联区域，也可以是细粒度小的子区域，后续不再赘述。

步骤S2、对关联区域内受副高影响的任一水库，以该水库发生降水时所跨的副高西伸脊点经度为分割点将该演变周期划分为六个时间段，并计算各个时间段所对应该水库的日平均降水量。

在该步骤中，六个时间段分别为：

第一时间段，从关联区域副高西伸脊点最东位置西进到影响该水库降水的东部经度端点的时间段；

第二时间段，从影响该水库降水的东部经度端点西进到该水库的西部经度端点的时间段；

第三时间段，从影响该水库降水的西部经度端点西进到关联区域副高西伸脊点最西位置的时间段；

第四时间段，从关联区域副高西伸脊点最西位置东进到影响该水库降水的西部经度端点的时间段；

第五时间段，从影响该水库降水的西部经度端点东进到该水库的东部经度端点的时间段；

第六时间段，从影响该水库降水的东部经度端点东进到关联区域副高西伸脊点最东位置的时间段。

例如：以湖南省中部的某水库为研究对象，收集了近30年水库所在地逐日降水数据和逐日副高西伸脊点位置数据，可得出：

副高位置位于最东端时为一个周期的开始，首先副高自东向西逐渐移动，直至到达最西端，然后自西向东逐渐移动，最终回到最东端，一个振荡周期结束。夏季副高一个演变周期中副高西伸脊点的经度范围为[105E,135E]，副高西伸脊点经度随时间的变化函数为：

其中a、b为副高振荡周期中自东向西、自西向东移动速度，取值范围为3.5～5°/天，t₁为副高振荡中自东向西运动第t₁天，t₂为副高振荡中自西向东运动第t₂天。

水库所在地区发生降水时副高西伸脊点位置范围为[110E,120E]。然后基于历史数据划分并计算各个时间段所对应该水库的日平均降水量。

步骤S3、根据副高西伸脊点经度随时间的变化函数和各个时间段所对应该水库的日平均降水量对该水库的汛限水位按的六个时间段进行分段规划。

在该步骤中，具体的分段规划可以是：在预测降水将开始时，降低水库的汛限水位；在预测降水结束或无降水时，升高水库的汛限水位。在具体的防洪兴利应用中，可以根据水库当前的库存水量、面积、水域径流量等参数做进一步的精细化部署。

实施例2

与上述方法实施例相对应的，本实施例公开一种执行上述方法的对应系统，包括：

第一处理单元，用于根据历史副高中期变动规律，确定至少一个关联区域的演变周期和对应该演变周期的副高西伸脊点东西方向的经度范围、及副高西伸脊点经度随时间的变化函数；

第二处理单元，用于对关联区域内受副高影响的任一水库，以该水库发生降水时所跨的副高西伸脊点经度为分割点将该演变周期划分为六个时间段，并计算各个时间段所对应该水库的日平均降水量；

第三处理单元，用于根据副高西伸脊点经度随时间的变化函数和各个时间段所对应该水库的日平均降水量对该水库的汛限水位按的六个时间段进行分段规划；

其中，六个时间段分别为：

第一时间段，从关联区域副高西伸脊点最东位置西进到影响该水库降水的东部经度端点的时间段；

第二时间段，从影响该水库降水的东部经度端点西进到该水库的西部经度端点的时间段；

第三时间段，从影响该水库降水的西部经度端点西进到关联区域副高西伸脊点最西位置的时间段；

第四时间段，从关联区域副高西伸脊点最西位置东进到影响该水库降水的西部经度端点的时间段；

第五时间段，从影响该水库降水的西部经度端点东进到该水库的东部经度端点的时间段；

第六时间段，从影响该水库降水的东部经度端点东进到关联区域副高西伸脊点最东位置的时间段。

综上，本实施例公开的基于副高中期变动的水库动态汛限水位划定方法及系统，具有以下有益效果：

能预见期更长地进行水库动态汛限水位管理，根据水库动态汛限水位调整水库运行，在防洪安全的前提下取得最大经济效益。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。