[發明專利]一種水庫庫容精確監測及分析的方法

在審

• 申請號: 201710044358.8
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106802172A
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 賈智樂;趙現昌;于強;張慶功;賈路
• 申請（專利權）人: 河南省水利勘測有限公司
• 主分類號: G01F22/00
• 分類號: G01F22/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于智能監控技術領域，主要涉及一種水庫庫容精確監測及分析的方法。

背景技術

水利工程是用于控制和調配自然界的地表水和地下水，達到除害興利目的而修建的工程。水利工程在防洪災害、農田服務、水利發電、港口及通航、防止水土流失和水質污染等等方便可以發揮較大的作用。水利工程尤其是水庫，一般規模較大、技術復雜、工期較長、投資大，因此對其后期的監測、維護及分析有著至關重要的意義。

現有水庫庫容計算主要通過載人船攜帶測深儀進行斷面測量，根據斷面測量數據計算庫容，但這種方法測量斷面時，由于水流、人為控制等因素影響，船體行駛會與設計斷面線產生偏移，其次，由于航行速度難以控制，測深儀采集點間隔也會不穩定，這些都會影響斷面的測量效果，進而對庫容計算產生影響；另外，不同時期設計不同斷面的測量對于庫容的分析本身也存在誤差的影響。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種水庫庫容精確監測及分析的方法。本發明以智能無人船做載體，按照特定規律設計水庫固定斷面線，定期對水庫進行精確斷面測量，運用斷面數據計算水庫庫容，通過長時間序列監測方法，計算庫容變化，對比、分析不同時期觀測數據，準確預估水庫淤積速度，對于防洪影響及水庫維護有重要的意義。

本發明的技術方案是：

一種水庫庫容精確監測及分析的方法，包括水庫庫容精確監測和水庫庫容精確分析；所述的水庫庫容精確監測采用智能無人船進行水庫淤積測量，將設計斷面線及相應的坐標參數輸入智能無人船自帶的無人船系統，智能無人船自動的嚴格按照設計航向及設置的采樣間隔進行水深測量，獲取測量數據，同時記錄該點位的精確GPS位置；

水庫庫容精確分析包括：將智能無人船定期測量的測量數據構建數據庫管理平臺，對設計斷面線和測量數據入庫保存，分析不同時間的淤積量，研究淤積速率，為后期重復觀測提供統一觀測對象，以此推演不同降雨季節對于水庫蓄洪、發電水位的相關參數。

作為優選，所述的智能無人船攜帶GPS-RTK裝置、單波束測深儀、電子羅盤及航向糾正系統；GPS-RTK裝置采用載波相位差分技術；智能無人船的航速為5m/s，船體在頂流、橫流、順流不同環境下，通過改變船頭航向姿態確保絕對直線；智能無人船通過測深板對其進行測深校正；智能無人船自帶的航向糾正系統保證船體在30°以內的范圍內的測深糾正。

作為優選，淤積量的分析方法采用泥沙體規則概化方法進行計算，根據泥沙淤積體形態，將橫斷面概化為規則的錐體或擬合體，然后測算泥沙淤積體體積；

構建數據庫管理平臺，設定數據管理模式，將設計斷面線與測量數據分別入庫保存，保證不同時期測量的斷面位置一致；設計斷面為樁號坐標，對其進行入庫存儲，便于后期重復觀測時，保證對比要素為同一斷面，對測量數據按時間格式存儲，記錄不同時間的斷面數據；

運用數據庫存儲數據，結合長時間序列分析，以數理統計學方法，研究隨機數據序列所遵從的統計規律；長時間序列分析根據系統觀測得到的時間序列數據，通過曲線擬合和參數估計來建立數學模型。

作為優選，概化為錐體時的計算公式為：

式中，V為錐體體積；B_o為壩前斷面淤積表面寬，d_o為壩前最大淤積深，L為柱體的高，當橫斷面分別為三角形、二次拋物線、矩形和梯形時，n的值相應取1,2，∞和1-∞之間。

作為優選，概化為擬合體時，若用壩前斷面淤積體上、下底寬B_o，b_o及淤積面末端表面寬B_k三者的均值近似作柱體底面的寬，d_o作柱體底面的長，L作柱體的高，則擬合體的體積為

本發明的有益效果是：

本發明主要有以下創新點：

(1)使用高精度智能無人船進行斷面測量，通過對測深儀校正，準確獲取設計斷面線的斷面數據。

(2)構建水利工程管理數據庫，對設計斷面線數據、測量數據、分析數據入庫保存。

(3)應用長時間序列分析法對同一水庫不同時期的數據分析研究，這一思想方法對于水庫的持久分析和探究有著重要的意義。