[發明專利]一種山區河流流量監測定量反演方法

有效

• 申請號: 201810135144.6
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108645456B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 郭新蕾;鞏同梁;李甲振;曾利;王靜;王濤;付輝;郭永鑫;黃偉;馬慧敏;路錦枝
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01F1/00
• 分類號: G01F1/00;G01C13/00;G01C11/00
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李富華;李桂玲

本發明涉及一種山區河流流量監測定量反演方法，包括：河道基礎信息勘測；河段斷面模擬及參數求解；實時監測水面寬；河道流量定量反演。本發明所述的方法利用遙測手段對河道的水流狀態進行實時監測，對經過一次性測量的河道利用實時獲取的水面寬度進行反演計算，準確地計算出當前河流流量，實現對流量的遠距離實時評估。由于僅需要一次性實地測量，所設立的地面標記相對簡單，費用很低，便于設立較多的監測點，而無人機等遙測手段費用也相對較低，在大幅度的提高遠距離監測流量精度的前提下，降低了監測成本，這對于山區河流流量的大范圍、大數據量監測有著特別重要的意義。

技術領域

本發明涉及一種山區河流流量監測定量反演方法，是一種水資源計算方法，是一種對河流流量進行遠距離實時監測的方法。

背景技術

高山地區多是產生河流的重要源頭，但由于地勢險峻，氣候惡劣，很難建立為數眾多、位置均勻合理的水文觀測站點，致使這些地區的水文資料貧乏，關鍵區的河流流量和水資源定量核算困難。現有地基遙感監測流量需要現場安裝雷達設備，適合經濟發達、氣候條件穩定的地區，對于上述位置偏遠、氣候條件惡劣的無人地區，很難大范圍應用。另外，監測的河流表面流速在實際應用中仍然需要計算轉換。目前，遠程衛星遙感監測手段大多只能監測水量較大的大江大河，計算水量較小的河流徑流量困難較大，需引入新的高分數據源對已有方法進行改進。且衛星重訪周期長，空間分辨率較低，易受到降雨、云霧等天氣狀況的影響，不易滿足高精度水文模型所需的高分辨率、連續性、高頻次數據要求。

顯然，亟需一種基于低空遙感技術獲取高分辨率數據，對山區河流流量進行定量反演的技術手段，以解決上述無資料區或少資料區所面臨的徑流監測難題。

發明內容

為了克服現有技術的問題，本發明提出了一種山區河流流量監測定量反演方法。所述的方法是基于遙測、遙感與水力學模型相耦合的徑流量反演方法，發揮低空遙感精度高的優勢，提出一種新的河道流量反演方法。僅需一次地面量測，實現山區河道未來情景下流量預測。

本發明的目的是這樣實現的：一種山區河流流量監測定量反演方法，所述方法的步驟如下：

河道基礎信息勘測的步驟：在被監測河流選取一垂直于水流方向的斷面作為監測斷面，在監測斷面河岸的兩側建立增強標識；收集被監測河流的原始資料，或者對沒有河流資料的河段進行實地勘測，獲取監測斷面某一時刻的原始參數并進行相應計算，原始參數包括：斷面流量Q₀、水面寬w₀、斷面平均水深d₀和斷面平均流速v₀；

河段斷面模擬及參數求解的步驟：對于少資料區域，根據已有資料繪制監測斷面形態和水位與流量關系曲線；或者對沒有河流資料的河段使用V字形模擬山區河道斷面形狀：即使用一個以監測斷面的水面寬度w為底邊的三角形模擬山區河道的斷面形狀，與底邊相對的頂角為θ，頂角兩側的兩個斜邊為濕周χ；根據原始參數計算監測斷面的三角形參數；

實時監測水面寬的步驟：通過遙感實時測量監測斷面的水面寬度w_t；

河道流量定量反演的步驟：通過監測斷面形態由水面寬度w_t推得水位，由水位通過水位與流量關系曲線推得監測斷面的實時流量Q_t；或者對沒有河流資料的河段使用公式計算監測斷面的實時流量Q_t：

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