[發明專利]河流水文地貌變化關鍵因素貢獻度分析方法及系統

有效

• 申請號: 201911202421.1
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN111090711B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 張明;馮小香;普曉剛;劉哲;閆濤;章日紅
• 申請（專利權）人: 交通運輸部天津水運工程科學研究所
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29;G06F17/11
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

本發明公開了一種河流水文地貌變化關鍵因素貢獻度分析方法及系統，包括根據兩次實測所得河道地形資料，確定研究河段的河床沖淤總量ΔS；確定研究河段區間支流輸入泥沙量Ssubgt;q/subgt;和干流河床自然沖淤補給泥沙量Ssubgt;1/subgt;；確定研究河段河道采砂量Ssubgt;2/subgt;，確定驅動研究河段河床變形各因素的貢獻度，選定枯水水位和流量分析的保證率P，確定驅動枯水位變化各因素的影響值及貢獻度。本發明基于泥沙總量守恒原理，將研究河段當作一個整體，根據研究時段內實測河道地形、鄰近水文站水文泥沙、水文站的系列年間特征流量、特征水位變化以及水位流量關系等，確定驅動枯水位變化的流量、采砂和自然沖淤等關鍵因素的貢獻度，為分析河流水文地貌變化關鍵因素貢獻度提供一種新方案。

技術領域

本發明屬于航道與水利工程領域，特別涉及一種河流水文地貌變化關鍵因素貢獻度分析方法及系統。

背景技術

隨著梯級水庫運行、水土保持工程實施及河道采砂等影響，近年來我國河流普遍出現以來沙急劇減少、河床大幅下切、枯水位明顯下降等為特征的河流水文地貌新變化。河床下切及枯水位下降關系到河流水生態、航運等安全，尤以一些受河流水沙變化影響明顯而調蓄能力不強的河流末級樞紐下游河段最為典型，如閩江水口樞紐、西江長洲樞紐、湘江長沙樞紐，均在建成后短短幾年因下游枯水位下降而影響船閘正常通航。對于長江葛洲壩樞紐，雖然三峽蓄水后樞紐下游河段在清水沖刷作用下同流量的水位有明顯下降，但得益于三峽水庫較大的水量調蓄能力，近年來主要通過加大枯水期三峽水庫下泄流量以維持長江葛洲壩船閘下游近壩河段枯水位不下降，從而保障船閘通航安全。

對于不受水庫、河流回水頂托影響的徑流河段，枯水位變化主要受河道枯水來流量及水位流量關系兩方面影響。在河床糙率變化不大的情況下，河床地形變化是導致水位流量關系變化的最重要因素。對于沖積河流，影響河床地形及枯水位等河流水文地貌變化的因素是多方面，但一般認為河流水沙條件變化、采砂活動、河道整治工程是其中的關鍵因素，由于這些因素往往相互疊加，增加了認識難度，因缺乏系統研究方法，現有河床變形及枯水位變化研究多以定性分析為主，無法給出關鍵因素的影響值和貢獻度，不利于深入掌握河流地貌及水文變化的動態及規律。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種河流水文地貌變化關鍵因素貢獻度分析方法及系統，該方法將驅動河床泥沙變化的因素分為水流自然沖淤作用和直接采砂兩類，根據研究時段內實測河道地形資料、鄰近水文站水文泥沙資料確定河床沖淤總量、水流自然沖淤量，在此基礎上，根據泥沙總量守恒確定采砂活動直接造成的河床泥沙減少量，并得到各因素對于河床變形的貢獻度；進一步，根據水文站的系列年間特征流量、特征水位變化，以及水位流量關系，確定流量變化、河床變形等因素對于特征水位變化的影響值及貢獻度，再結合河床變形各因素的貢獻度，確定采砂活動、自然沖淤因素對特征水位變化的影響值及貢獻度。

本發明提供一種河流水文地貌變化關鍵因素貢獻度分析方法，包括以下步驟：

一)根據兩次實測所得河道地形資料，確定研究河段的河床沖淤總量ΔS；

二)確定研究河段區間支流輸入泥沙量S_q和干流河床自然沖淤補給泥沙量S₁；

三)確定研究河段河道采砂量S₂，實現方式如下，

根據步驟一)所得研究河段的河床沖淤總量ΔS，以及步驟二)所得研究河段干流河床自然沖淤補給泥沙量S₁，則研究河段河道采砂量S₂由下式確定：

S₂＝ΔS-S₁

四)確定驅動研究河段河床變形各因素的貢獻度，實現方式如下，