一种湾口断面纳潮量计算方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及海洋工程，特别是涉及一种湾口断面纳潮量计算方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、海湾的纳潮量是其接纳潮水的体积，对于海湾而言，纳潮量直接反映了海湾的自净能力，是湾内外水体以及物质交换的基础，对海湾内物质输运扩散起着决定性的作用。相对于开阔海域而言，海湾水域面积狭窄，潮流条件较弱，承受污染和自净能力较差。而海湾一般都具有良好的自然和社会条件，其海域开发利用强度较大，这给岸线资源造成沉重压力的同时，也给海岸带水环境带来了严峻的挑战，尤其是近岸开发的不断深入，陆源污染物排放量的持续增加，导致部分海湾水质恶化，海洋环境污染愈发严重，海洋状况发生了很大改变。纳潮量是海湾环境容量计算最为关键的指标，海湾环境容量是制定海湾环境管理目标和污水排海标准的重要依据，是合理制定海域污染控制对策，实施排污总量控制的关键。

2、对于海湾而言，潮汐潮流随时间而产生周期性变化，因此不同潮周期下的纳潮量亦不相同。传统方法常采用海湾面积与潮差计算海湾静态纳潮量，由于潮差随时空变化，所以该方法仅适用于面积较小的海湾的平均纳潮量计算，无法计算面积较大的海湾的纳潮量。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种湾口断面纳潮量计算方法、系统、设备及介质，以实现不受海湾面积限制，准确高效地计算海湾纳潮量。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种湾口断面纳潮量计算方法，包括：

4、获取水动力数值模拟资料；所述水动力数值模拟资料包括岸线数据、水深数据和边界潮位数据；

5、根据所述水动力数值模拟资料进行二维潮流数值模拟，得到二维潮流数值模拟结果；

6、从所述二维潮流数值模拟结果中提取目标湾口断面在目标时间段的纳潮量计算数据；所述目标湾口断面上布设有若干个控制点；所述目标时间段内设置有若干个时间步，所述时间步的一个端点为一个时刻；所述目标时间段为涨潮期或落潮期；所述纳潮量计算数据包括各所述控制点在不同时刻的水深数据、流速数据和流向数据；

7、根据所述纳潮量计算数据计算单宽流量数据；所述单宽流量数据包括各所述控制点在不同时刻的单宽流量；

8、根据所述单宽流量数据计算湾口断面流量数据；所述湾口断面流量数据包括目标湾口断面在不同时刻的断面流量；

9、根据所述湾口断面流量数据计算目标湾口断面的纳潮量。

10、可选地，根据所述纳潮量计算数据计算单宽流量数据，具体公式为：

11、

12、其中：为第i个控制点j时刻的单宽流量；为第i个控制点j时刻的水深；为第i个控制点j时刻的流速；为第i个控制点j时刻的流向；γ为n向与断面起点至终点方向顺时针的夹角。

13、可选地，根据所述单宽流量数据计算湾口断面流量数据，具体公式为：

14、

15、其中：δqj为目标湾口断面j时刻的断面流量；m为目标湾口断面上的控制点数；为第i个控制点j时刻的单宽流量；为第i+1个控制点j时刻的单宽流量；δli为第i个控制点与第i+1个控制点的间距。

16、可选地，根据所述湾口断面流量数据计算目标湾口断面的纳潮量，具体公式为：

17、

18、其中：q为目标湾口断面的纳潮量；n为目标时间段内的时间步数；δqj为目标湾口断面j时刻的断面流量；δqj+1为目标湾口断面j+1时刻的断面流量；δt为时间步长。

19、可选地，根据所述水动力数值模拟资料进行二维潮流数值模拟，得到二维潮流数值模拟结果，具体包括：

20、采用水动力数值模拟技术，根据所述水动力数值模拟资料建立二维潮流数值模型；

21、对所述二维潮流数值模型进行精度验证，直到所述二维潮流数值模型的精度符合水运工程模拟试验技术规范要求；

22、基于所述二维潮流数值模型确定二维潮流数值模拟结果。

23、可选地，从所述二维潮流数值模拟结果中提取目标湾口断面在目标时间段的纳潮量计算数据，具体包括：

24、采用线性插值方式，从所述二维潮流数值模拟结果中提取目标湾口断面在目标时间段的纳潮量计算数据。

25、可选地，所述岸线数据是通过对遥感影像进行解译得到的，所述遥感影像为符合海洋监测技术规程要求的遥感影像；所述水深数据是基于数字化海图或现场实测水深资料得到的。

26、一种湾口断面纳潮量计算系统，包括：

27、资料获取模块，用于获取水动力数值模拟资料；所述水动力数值模拟资料包括岸线数据、水深数据和边界潮位数据；

28、数值模拟模块，用于根据所述水动力数值模拟资料进行二维潮流数值模拟，得到二维潮流数值模拟结果；

29、数据提取模块，用于从所述二维潮流数值模拟结果中提取目标湾口断面在目标时间段的纳潮量计算数据；所述目标湾口断面上布设有若干个控制点；所述目标时间段内设置有若干个时间步，所述时间步的一个端点为一个时刻；所述纳潮量计算数据包括各所述控制点在不同时刻的水深数据、流速数据和流向数据；

30、单宽流量计算模块，用于根据所述纳潮量计算数据计算单宽流量数据；所述单宽流量数据包括各所述控制点在不同时刻的单宽流量；

31、断面流量计算模块，用于根据所述单宽流量数据计算湾口断面流量数据；所述湾口断面流量数据包括目标湾口断面在不同时刻的断面流量；

32、纳潮量计算模块，用于根据所述湾口断面流量数据计算目标湾口断面的纳潮量。

33、一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的湾口断面纳潮量计算方法。

34、一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的湾口断面纳潮量计算方法。

35、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

36、本发明提供的湾口断面纳潮量计算方法，采用湾口断面流量累计法，通过计算湾口断面上各个控制点的单宽流量，由全断面单宽流量沿口门宽度累加得到整个断面的断面流量，然后按涨潮期或落潮期进行流量累计，得到海湾动态纳潮量，该方法不受海湾面积限制，不仅可用于计算海湾的平均纳潮量，又可用于计算某一特定时期(如大潮期、小潮期)的海湾纳潮量，具有较强的时效性和准确性，便于研究分析海湾纳潮量的时空分布。

技术特征：

1.一种湾口断面纳潮量计算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的湾口断面纳潮量计算方法，其特征在于，根据所述纳潮量计算数据计算单宽流量数据，具体公式为：

3.根据权利要求1所述的湾口断面纳潮量计算方法，其特征在于，根据所述单宽流量数据计算湾口断面流量数据，具体公式为：

4.根据权利要求1所述的湾口断面纳潮量计算方法，其特征在于，根据所述湾口断面流量数据计算目标湾口断面的纳潮量，具体公式为：

5.根据权利要求1所述的湾口断面纳潮量计算方法，其特征在于，根据所述水动力数值模拟资料进行二维潮流数值模拟，得到二维潮流数值模拟结果，具体包括：

6.根据权利要求1所述的湾口断面纳潮量计算方法，其特征在于，从所述二维潮流数值模拟结果中提取目标湾口断面在目标时间段的纳潮量计算数据，具体包括：

7.根据权利要求1所述的湾口断面纳潮量计算方法，其特征在于，所述岸线数据是通过对遥感影像进行解译得到的，所述遥感影像为符合海洋监测技术规程要求的遥感影像；所述水深数据是基于数字化海图或现场实测水深资料得到的。

8.一种湾口断面纳潮量计算系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的湾口断面纳潮量计算方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的湾口断面纳潮量计算方法。

技术总结
本发明公开一种湾口断面纳潮量计算方法、系统、设备及介质，涉及海洋工程技术领域。该方法包括：获取水动力数值模拟资料；根据水动力数值模拟资料进行二维潮流数值模拟，得到二维潮流数值模拟结果；从二维潮流数值模拟结果中提取目标湾口断面在目标时间段的纳潮量计算数据；根据纳潮量计算数据计算单宽流量数据；根据单宽流量数据计算湾口断面流量数据；根据湾口断面流量数据计算目标湾口断面的纳潮量。本发明能够实现不受海湾面积限制，准确高效地计算海湾纳潮量，便于研究分析海湾纳潮量的时空分布。

技术研发人员：朱金龙,徐艳东,陈玮,刘宁,孙贵芹,孙伟,王腾,孔茹,王玉祯,魏潇,朱淑香,王军,张娟
受保护的技术使用者：山东省海洋资源与环境研究院（山东省海洋环境监测中心、山东省水产品质量检验中心）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15