[發(fā)明專利]一種估算中小流域內(nèi)河道寬度的方法

在審

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• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108597022A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設計）人: 童冰星;李致家
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T7/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種估算中小流域內(nèi)河道寬度的方法，包括以下主要步驟：利用流域DEM數(shù)據(jù)計算出流域中每一個柵格單元的坡度和匯流累計值；提取流域中的河道；以河道柵格單元為中心，逐柵格計算一定范圍內(nèi)的坡度一階原點距；選取若干河道柵格單元作為樣本，量取樣本河道柵格單元內(nèi)的河道寬度；基于選取的河道柵格單元的測量寬度，匯流累計值和一定范圍內(nèi)的坡度一階原點距構(gòu)建河寬模型；以每一個河道柵格單元內(nèi)的匯流累計值和一定范圍內(nèi)的坡度一階原點距為河寬模型的輸入，逐柵格估算河道柵格單元內(nèi)的河道寬度。本發(fā)明具有數(shù)據(jù)來源穩(wěn)定可靠、計算效率高、結(jié)果客觀合理等優(yōu)點，有利于流域河道寬度的快速估算和提取。

技術領域

本發(fā)明屬于水文技術領域，具體涉及一種估算中小流域內(nèi)河道寬度的方法。

背景技術

我國河流眾多，流域面積200至3000km²的中小流域近9000個。近年來，受氣候變化影響，由局地強降水造成的中小河流突發(fā)性洪水頻繁發(fā)生，已成為造成人員傷亡的主要災種。中小流域由于通常處于地形復雜、坡度陡峻的偏遠山區(qū)，一方面山洪具有陡漲陡落的特點，另一方面缺少長期的水文氣象觀測資料，因此急促上漲的洪水極易形成危害當?shù)氐木用袢松戆踩蜕鐣?jīng)濟的洪澇災害，對中小流域突發(fā)性洪水進行快速預報成為亟待解決的重要問題。

隨著遙感、地理信息以及數(shù)字流域等技術的發(fā)展，基于柵格數(shù)字高程模型(DEM，Digital Elevation Model)的分布式水文模型以其充分考慮降雨和下墊面條件空間變化的特點，現(xiàn)已成為流域水文模型的發(fā)展趨勢，尤其是在地形復雜的山區(qū)性中小流域中，分布式水文模型比傳統(tǒng)的不能考慮流域內(nèi)地形變化的集總式模型更有優(yōu)勢。在構(gòu)建分布式的水文模型時，通常將流域劃分為若干個正交的網(wǎng)格，以每一個網(wǎng)格作為計算單元。在每一個計算單元中通過產(chǎn)流模型計算產(chǎn)生的徑流，然后按照一定的匯流順序逐單元進行匯流計算，在匯流計算中十分重要的一環(huán)就是河道演算。當采用水力學方法進行河道演算時需要知道每一個柵格單元的河道寬度，這也是分布式水文模型建模的重點和難點之一。

為了進一步促進流域水文模型的發(fā)展，需要更深入研究河道寬度的計算方法。

河道寬度是分布式水文模型中采用水力學方法進行匯流計算中的關鍵參數(shù)，河道寬度的合理與否對計算結(jié)果有著重要影響。目前并沒有一種好的方法對每一個河道柵格單元中的河道斷面寬度進行估算。常見的方法一般是將所有的河道斷面的寬度都設置為一樣的值，或者是依據(jù)流域出口的河道斷面寬度向上游逐漸線性遞減來估算河道柵格單元中的河道斷面寬度，這使得計算的河道寬度一般是下游河道的寬度總是大于上游的河道寬度。然而，在中小流域中，河道斷面寬度受到河道附近地形地貌的影響較大，在河道柵格單元中的河道斷面寬度會隨著河道兩岸地形地貌的不同不斷發(fā)生變化，在實際狀態(tài)下河道并不總是從上游到下游持續(xù)增大，有時下游某處的河道反而會比上游的河道更窄，通過線性遞減的方法來估算河道斷面寬度的方法并不完全符合客觀實際。

因而對河道寬度估算的不準確限制了河道寬度這個參數(shù)在分布式建模中的應用，不利于國內(nèi)分布式水文模型的發(fā)展。

針對以上不足，如何考慮河道寬度在空間上的變異性，提取其客觀合理的河道寬度，正是發(fā)明人需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供了一種估算中小流域內(nèi)河道寬度的方法，具有數(shù)據(jù)來源穩(wěn)定可靠、計算效率高、結(jié)果客觀合理等優(yōu)點，有利于流域河道寬度的快速估算和提取，值得推廣。

為解決上述問題，本發(fā)明具體采用以下技術方案：

一種估算中小流域內(nèi)河道寬度的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，利用流域DEM數(shù)據(jù)計算出流域中每一個柵格單元的坡度和匯流累計值，得到坡度柵格和匯流累計柵格；

步驟2，提取流域中的河道，得到河道柵格；