[发明专利]河道内水草影响电站发电的风险预警方法及系统

说明书

本发明提供一种河道内水草影响电站发电的风险预警方法及系统，能够实现电站水草危害的动态预警和提前处理。风险预警方法括：步骤1.确定影响电站发电水草的主要种类；步骤2.展开植被调查与监测，为遥感解译区域植被分布提供地面参照，通过监督分类方法得到电站上游流域影响电站发电水草的时空分布；步骤3.进行特征水草的植被生理特性实验，确定引起植被脱离河床的水文条件阈值；步骤4.收集研究区域的水文、地形及气象基本数据，建立研究区域二维浅水动力学及对流扩散耦合模型；步骤5.预测不同水文条件下河道内输移水草的潜在数量及运动轨迹，根据计算结果动态评估电站进水口堵塞风险，当风险超过预警值时发出预警。

技术领域

本发明属于环境水力学领域，具体涉及一种河道内水草影响电站发电的风险预警方法及系统。

技术背景

由于河道环境和物理特性、工业废水排放至河道等原因，部分电站上游河道内水生植物繁殖迅速，在特定水文水质条件下，电站上游河道内水草将顺水而下，至坝前聚集而导致电站取水区水利条件发生改变，进水口流量受到影响，严重时水草堵塞进水口甚至将导致电站事故停机，造成较大经济损失。以往对电站水草的研究多集中在水草清理设备的升级与拦污栅结构形式的优化，通常未考虑拦污栅堵塞成因，其处理方式在时间上具有一定的滞后性。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种河道内水草影响电站发电的风险预警方法及系统，能够实现电站水草危害的动态预警和提前处理。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

方法

本发明提供一种河道内水草影响电站发电的风险预警方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.收集电站水草处理相关历史资料，确定影响电站发电水草的主要种类；步骤2.收集电站上游流域历史植被分布资料，并展开植被调查与监测，为遥感解译区域植被分布提供地面参照，通过监督分类方法得到电站上游流域影响电站发电水草的时空分布；步骤3.进行特征水草的植被生理特性实验，研究不同类型水草对外界环境变量的响应关系，确定引起植被脱离河床的水文条件阈值；步骤4.收集研究区域的水文、地形及气象基本数据，建立研究区域二维浅水动力学及对流扩散耦合模型，并完成模型的参数率定与验证；步骤5.基于上游流域影响电站发电水草的时空分布与水文条件阈值，预测不同水文条件下河道内输移水草的潜在数量及运动轨迹，根据计算结果动态评估电站进水口堵塞风险，当风险超过预警值时发出预警。

优选地，本发明提供的河道内水草影响电站发电的风险预警方法中，步骤1包括如下子步骤：步骤1-1.根据历史水草打捞资料确定影响电站发电的主要水草种类及不同类型水草的占比情况，同时统计电站前水草堆积量阈值W_阈，当累计堆积量超过阈值时，电站机组正常运行将受到水草影响；步骤1-2.由于可能存在多种水草影响电站正常发电，考虑根据水草植被功能类型进行分类，包括沉水类水生植物、漂浮类水生植物、挺水型水生植物，以用于遥感解译。

优选地，本发明提供的河道内水草影响电站发电的风险预警方法中，步骤2包括如下子步骤：步骤2-1.收集电站上游流域历史水生植被分布资料，将植被按照功能类型进行分类并完成资料的数字化，统计不同类型植被分布面积，并确定影响电站发电水草的主要历史分布区域；针对电站上游河道进行野外样点采样，样点采集包括水生植物优势种的类型、丰度、盖度、透明度和GPS，并对漂浮植被和挺水植被的光谱特征进行测量；对于位于河漫滩的挺水植被，选取代表性河段布置样方进行持续性监测；步骤2-2.选取研究区域高分辨率遥感影像，对于漂浮植被及挺水植被，通过光谱曲线特征进行监督分类以实现植被功能类型的遥感解译；对于沉水植被，由于其通常位于水下，难以通过光谱特征直接解译，因此采用遥感缨帽变换后的亮度指数与绿度指数的差值作为评价指标，同时通过实测沉水植被资料确定分割阈值，最终实现对沉水植被的遥感识别；将前述针对不同植被功能类型的遥感解译方法推广至研究区域历史遥感影像，得到电站上游流域影响电站发电水草的时空分布信息。