[发明专利]一种基于湖泊水位-流量与水位-面积关系的江湖交汇河道江湖交互作用量化方法

说明书

本发明公开了一种基于湖泊水位‑流量与水位‑面积关系的江湖交汇河道江湖交互作用量化方法，包括如下步骤：S1、以干流等流量区间对支流湖出口的水位、流量数据进行分组，构建各分组中湖泊出口的水位‑流量关系曲线；S2、计算湖泊出口系列水位‑流量关系曲线中各相邻两条线间的平均距离，提取干流水文条件变化导致的支流湖同流量下的水位变化；S3、基于遥感影像解译湖泊水域分布面积，与实测水位数据构建湖泊水位‑面积关系曲线；S4、结合湖泊水位‑面积关系曲线计算S2中湖泊出口水位变化对应的湖泊蓄水量变化。本发明适用于存在复杂水文水动力交互的江(河)湖交汇河道，同时操作方法简便，便与推广和应用。

技术领域

本发明涉及水体交互作用的量化技术领域，尤其是一种基于湖泊水位-流量与水位-面积关系的江湖交汇河道江湖交互作用量化方法。

背景技术

洪泛型湖泊与其汇入的河流间往往存在极其复杂的水文水动力交互，例如：长江中游的洞庭湖与鄱阳湖以及湄公河下游的洞里萨湖等均在平水期汇入干流，对干流发挥补给作用；并在丰水期或高洪时段接受干流分流或倒灌，成为干流洪水的重要调蓄洪区。由此可见，江(河)湖交汇河道的江(河)湖交互作用极其复杂，并对相关水体(包括支流湖及其干流)均具有重要影响。近年来，在全球气候变化导致极端暴雨和干旱事件频发的背景下，水利工程对河湖水情的影响加剧，江(河)湖交汇河道长期形成的江(河)湖交互动态平衡关系被打破，导致江(河)湖系统的水文情势发生显著改变。因此，科学量化江(河)湖交汇河道的江(河)湖交互作用成为当前水文变化领域研究亟待解决的技术问题，对于气候变化和人类活动影响下的江(河)湖水资源管理具有重要意义

一般来说，干流对支流湖的影响主要通过顶托支流湖出流产生作用，如长江对洞庭湖与鄱阳湖出流均存在顶托作用，以至两湖的丰水期均出现在长江干流的降水集中期(7～9月)，而非两湖自身流域的降水集中期(4～6月)。形成该现象的原因为4～6月长江干流对两湖出流的顶托作用较弱，湖水能顺利入泄长江；而7～9月长江流量增加，对两湖出流的顶托作用增强(甚至产生倒灌)，壅高了两湖水位迫使其进入丰水期。而另一方面，支流湖对其下游干流水情的影响主要体现在对其补给水量的变化。也就是说，支流湖蓄水量的变化会通过改变其对干流的补给能力对干流水情产生影响。例如，鄱阳湖近年来的偏枯趋势导致其对下游长江的补给能力降低，进而使得长江下游水情亦呈现偏枯趋势，长江入海口海水倒灌与泥沙侵蚀等风险加剧。

传统的江(河)湖交互作用研究多基于水文水动力模型进行，即采用单因素控制实验，通过改变支流湖入湖流量或干流流量等边界条件研究相关水体间的相互作用。然而，以往研究中并未形成对江(河)湖交互作用具有直接物理意义的量化表征指标，仅从侧面以替代指标间接描述江(河)湖交互作用。

水位-流量关系可以反应水体的泄流能力。干流不同水文条件下的支流湖水位-流量关系可直接反应干流顶托作用强弱对支流湖水情产生的影响。遥感手段可以直接提取湖泊水域面积，并结合实测水文数据建立湖泊水位-面积关系曲线，进而计算湖泊水位变化导致的湖泊蓄水量变化，从而使直接量化支流湖对干流的补给能力变化成为可能。

有鉴于此，针对江(河)湖交汇河道这一水文水动力交互复杂的地带，有必要提出一种基于湖泊水位-流量关系与水位-面积关系的江(河)湖交汇河道江(河)湖交互作用量化方法，以直接反应江(河)湖交互作用在气候变化与人类活动影响下的变化，服务于复杂水系的水资源管理与决策。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于湖泊水位-流量与水位-面积关系的江湖交汇河道江湖交互作用量化方法，适用于存在复杂水文水动力交互的江(河)湖交汇河道，同时操作方法简便，便与推广和应用。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于湖泊水位-流量与水位-面积关系的江湖交汇河道江湖交互作用量化方法，包括如下步骤：

S1、以干流等流量区间对支流湖出口的水位、流量数据进行分组，构建各分组中湖泊出口的水位-流量关系曲线；