[发明专利]一种引水渠道水温迭代预测方法

说明书

本发明提供一种引水渠道水温迭代预测方法，通过系统地分析水温各影响因素，科学选取历史水温和天气预报数据作为模型的参数因子，采用回归分析方法建立模型，经过模型修正、检验和评估，构建迭代法水温预测模型，并利用该模型预测渠道冬季水温。优点是：建立方法科学高效，采用回归分析和迭代预测相结合的方式实现渠道冬季水温短期预测。模型选取的最低气温和气温极差参数数据，利用天气预报直接获取，实用性强，能够为冰情预测提供准确信息。由于采用的参数简捷且易获得，减少预测过程中由于参数变化对预测结果的干扰，提升预测效率。本发明提供的预测模型中的修正三系数能够随着数据量的增大不断校准，使模型预测精度更高，预测结果更加准确。

技术领域

本发明涉及水温预测领域，尤其涉及一种引水渠道水温迭代预测方法。

背景技术

水温是渠道冰情发展的重要热力因素，影响着渠道冰情的生消演变。冬季水温降到0℃后进一步的冷却致水体处于过冷却状态，水体结冰；春季水温回升，冰层逐渐解体至完全消融。因此，冬季水温的变化对渠道冰情的发展有着至关重要的作用，通过精准预测水温，提前预判冰情发展情况，可以保证冬季渠道输水的安全运行。

目前，行业技术人员致力于开展冬季水温的变化分析和预测研究工作，以获得冰情的演化规律，防止冰害等对工程的影响。通常采取理论研究或人工智能方法，其涉及的理论繁杂、多参数难以确定，以至于实用价值不高或预测精度不够。所以，提出简捷实用的水温预测模型，能够对渠道冬季水温进行高精度预测，以更好地为冰情预报服务，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种引水渠道水温迭代预测方法，用以解决现有水温预测方法涉及理论繁杂导致构建的水温预测模型复杂的问题，以及，多参数参与预测导致预测结果易受某一参数变化左右导致预测不准确的问题。

为了实现上述目的，本发明技术方案提供了一种引水渠道水温迭代预测方法，包括：获取水体从初始断面运动至目标断面后的热量差；根据热量差得到水体的热量散失表达式，热量散失表达式中包括水面温度、断面温度、平均气温；

根据热量散失表达式构建迭代法水温预测模型：

其中，为第n+i日水体断面的预测水温；为第n日水体断面的实测水温；为天气预报第n+i日的最低气温；为天气预报第n+i日的气温极差；i为自然数。

作为上述技术方案的优选，较佳的，根据断面温度获取水体从初始断面运动至目标断面后的热量差：其中，c为水体的比热容，J/(kg·℃)；ρ为水体密度，kg/m³；v为水体流速，m/s；b为过流断面的水面宽度，m；h为过流断面的水深，m；为第n日水体在初始运动断面的温度，℃；为第n+i日水体运动到达目标断面的温度，℃。

作为上述技术方案的优选，较佳的，仅考虑水体与大气的热量交换，在获取热量差之前，获取水体表面的接触热交换数值Q_α、蒸发热交换数值Q_β和辐射散热数值Qy：

α为接触传热系数，W/m²；为水面平均温度，℃；为平均气温，℃；A为水体与空气的接触/蒸发面积，m²；β为蒸发系数，mm/(d×hPa)；γ_w为水的汽化潜热，J/kg；ρ为水的密度，kg/m³；P_s为水面水体温度相应的蒸汽压力，hPa；P_α为水面上1.5m处的空气蒸汽压力，hPa；A为水体的蒸发面积，m²；ε为水面辐射系数，0.97；σ为Stafan-Boltzman常数，5.67×10^-8W/(m²·℃⁴)。

作为上述技术方案的优选，较佳的，根据所述热量差得到所述水体的热量散失表达式：