(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210906529.4 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 广东省水利水电科 学研究院 地址 510635 广东省广州市天河区天寿路 116广东水利大厦B座 (72)发明人 胡培　黄本胜　刘达　邱静　 黄广灵　 (74)专利代理 机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 4 4205 专利代理师 陈嘉乐 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种生态基流计算方法、 系统、 装置及存储 介质 (57)摘要 本发明公开了一种生态基流计算方法、 系 统、 装置及存储介质， 生态基流计算方法通过设 定待处理流域的上边界和下边界， 结合河道地形 和垂向积分的物质和动量守恒方程构建待处理 流域的一维水动力数学模型， 并在获取一维水动 力数学模型的计算参数后对待处理流域在特枯 频率下不同时段的径流变化情况进行模拟， 以待 处理流域下游的控制性水利工程作为生态基流 的控制断面， 采用出海水量法从径 流变化情况计 算得到生态基流， 实现了对水文资料欠缺、 人类 活动影响巨大的感潮河网地区的体现天然生态 需求的生态基流计算。 本发明可广泛应用于数据 处理技术领域。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 115310322 A 2022.11.08 CN 115310322 A 1.一种生态基流计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 确认待处理流域的流域特征符合预设要求， 设定所述待处理流域的模拟范围的上边界 和下边界， 所述上边界为所述待处理流域上游具有长序列实测径流数据的水文站点或者所 述待处理流域上游能够推算出径流系列的控制断面， 所述下边界为所述待处理流域下游具 有实测水位数据的水文站点或者所述待处 理流域下游能够推算出 水位系列的控制断面； 根据所述上边界、 所述下边界以及所述待处理流域的河道地形， 基于垂向积分的物质 和动量守恒方程构建一维水动力数 学模型； 根据所述待处理流域的实测数据对所述一维水动力数学模型进行率定和验证， 获取所 述一维水动力数 学模型的计算 参数； 根据所述计算参数， 采用所述一维水动力数学模型模拟所述待处理流域在特枯频率下 不同时段的径流变化情况； 以所述待处理流域下游的控制性水利工程作为生态基流的控制断面， 根据所述径流变 化情况采用出海水量法计算所述待处 理流域的生态基流。 2.根据权利要求1所述的一种生态基流计算方法， 其特征在于， 所述预设要求包括感潮 地区、 河网水系 、 人类活动影响大于预设值以及流 域内不存在长序列监测的水文站点； 在所述确认待处理流域的流域特征符合预设要求， 设定所述待处理流域的模拟范围的 上边界和下边界之前， 所述 生态基流计算方法还 包括： 梳理所述待处 理流域的所述 流域特征； 判断所述 流域特征是否符合所述预设要求。 3.根据权利要求1所述的一种生态基流计算方法， 其特征在于， 所述根据所述上边界、 所述下边界以及所述待处理流域的河道地形， 基于垂向积分的物质和动量守恒方程构建一 维水动力数 学模型， 包括： 测量所述待处 理流域的河道地形； 采用一维 非恒定流Sai nt‑Venant方程组模拟所述待处 理流域的水流状态； 根据所述水流状态、 所述上边界、 所述下边界以及 所述河道地形， 利用Abbott ‑Ionescu 六点隐式有限差分格式进行求 解， 构建所述 一维水动力数 学模型。 4.根据权利要求1所述的一种生态基流计算方法， 其特征在于， 所述实测数据包括实测 水位数据和实测流速数据； 所述根据 所述待处理流域的实测数据对所述一维水动力数学模型进行率定和验证， 获 取所述一维水动力数 学模型的计算 参数， 包括： 根据所述实测水位数据和所述实测流速数据对所述一维水动力数学模型进行率定， 生 成率定结果； 根据所述实测水位数据和所述实测流速数据对所述一维水动力数学模型进行验证， 生 成验证结果， 所述验证结果包括水位模拟的平均误差和流速模拟的相对误差； 确认所述验证结果小于或者 等于预设误差值， 根据所述 率定结果获取 所述计算 参数。 5.根据权利要求4所述的一种生态基流计算方法， 其特征在于， 所述根据 所述待处理流 域的实测数据对所述一维水动力数学模型进 行率定和验证， 获取所述一 维水动力数学模型 的计算参数， 还包括： 确认所述验证结果大于所述预设误差值， 返回所述根据 所述实测水位数据和所述实测权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115310322 A 2流速数据对所述 一维水动力数 学模型进行率定， 生成率定结果 这一步骤。 6.根据权利要求1所述的一种生态基流计算方法， 其特征在于， 所述不同时段包括汛 期、 非汛期、 大潮和小潮； 所述根据 所述计算参数， 采用所述一维水动力数学模型模拟所述待处理流域在特枯频 率下不同时段的径流变化情况， 包括： 根据所述待处理流域的生态基流的要求， 使所述上边界选择对应水频率的典型年， 使 所述下边界选择 所述大潮和所述小潮的水位变化过程； 根据所述计算参数、 所述上边界和所述下边界采用所述一维水动力数学模型模拟所述 径流变化情况。 7.根据权利要求6所述的一种生态基流计算方法， 其特征在于， 所述以所述待处理流域 下游的控制性水利工程作为生态基流的控制断面， 根据所述径流变化情况采用出海水量法 计算所述待处 理流域的生态基流， 包括： 以所述待处理流域下游的控制性水利工程作为生态基流的控制断面， 采用所述出海水 量法从所述径流变化情况中提取 所述不同时段的天然径流过程； 根据所述天然径流过程得到所述 不同时段的逐日净泄水量； 根据所述逐日净泄水量计算所述 不同时段的最小日均净泄水量作为所述 生态基流。 8.一种生态基流计算系统， 其特 征在于， 包括： 第一模块， 用于确认待处理流域的流域特征符合预设要求， 设定所述待处理流域的模 拟范围的上边界和下边界， 所述上边界为所述待处理流域上游具有长序列实测径流数据的 水文站点或者所述待处理流域上游能够推算出径 流系列的控制断面， 所述下边界为所述待 处理流域下游具有实测水位数据的水文站点或者所述待处理流域下游能够推算出水位系 列的控制断面； 第二模块， 用于根据 所述上边界、 所述下边界以及所述待处理流域的河道地形， 基于垂 向积分的物质和动量守恒方程构建一维水动力数 学模型； 第三模块， 用于根据 所述待处理流域的实测数据对所述一维水动力数学模型进行率定 和验证， 获取 所述一维水动力数 学模型的计算 参数； 第四模块， 用于根据所述计算参数， 采用所述一维水动力数学模型模拟所述待处理流 域在特枯频率下不同时段的径流变化情况； 第五模块， 用于以所述待处理流域下游的控制性水利工程作为生态基流的控制断面， 根据所述径流变化情况采用出海水量法计算所述待处 理流域的生态基流。 9.一种生态基流计算装置， 其特 征在于， 包括： 至少一个处 理器； 至少一个存 储器， 用于存 储至少一个程序； 当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行， 使得所述至少一个处理器实现如权 利要求1‑7中任一项所述的一种生态基流计算方法。 10.一种存储介质， 其中存储有处理器可执行的程序， 其特征在于， 所述处理器可执行 的程序在由处理器执行时用于实现如权利要求1 ‑7中任一项所述的一种生态基流计算方 法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115310322 A 3