[發明專利]基于雨-水-沙變化的山區小流域山洪災害預警方法

有效

• 申請號: 202010178730.6
• 申請日: 2020-03-15
• 公開（公告）號: CN111400643B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 王協康;許唯臨;劉興年;閆旭峰;劉同宦;楊青遠
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G06Q50/26
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 郭萍

1.基于雨-水-沙變化的山區小流域山洪災害預警方法，其特征在于包括以下步驟：

①選定需要進行山洪災害預警的山區小流域河段作為目標河段，目標河段具有防災保護對象，從目標河段中選取易淤河段，從易淤河段中選取易淤斷面；

②確定洪水挾沙淤床后易淤斷面的成災水位的計算方法

易淤斷面在設計洪水作用下，洪水挾沙在河床淤積前后的水位關系如式(1)所示，

Z′_i＝Z_i+ΔZ (1)

式(1)中，Z_i為易淤斷面在不考慮洪水挾沙淤床條件下的設計洪水對應的防洪水位，Z′_i為易淤斷面在設計洪水挾沙淤床后的成災水位，ΔZ為設計洪水來流挾沙淤床導致的易淤斷面的水位增量，ΔZ的計算方式如式(2)所示，

式(2)中，B為易淤河段的平均河寬，β為系數，0＜β≤1.0，λ為床沙孔隙率，q_s為單位河長內側向匯入的體積輸沙率，q_b為推移質體積輸沙率，d為床沙平均粒徑，h_i,J_i分別為易淤斷面的平均水深和能坡比降，h_i-1,J_i-1分別為易淤斷面上游單位長度斷面的平均水深和能坡比降；

聯合式(1)和式(2)，即獲得易淤斷面在設計洪水挾沙淤床后的成災水位Z′_i，如式(3)所示，

步驟②中，根據曼寧公式結合設計洪水流量計算易淤斷面在不考慮洪水挾沙淤床條件下的設計洪水對應的防洪水位Z_i，根據曼寧公式結合設計洪水流量計算易淤斷面的平均水深h_i以及易淤斷面上游單位長度斷面的平均水深h_i-1；曼寧公式如式(4)所示：

式(4)中，h為斷面水深，n為河床糙率，B為易淤河段的平均河寬，J為能坡比降，在計算時能坡比降近似為河床比降，通過實測天然河道河床縱向比降獲得，Q為斷面流量，在計算時取設計洪水流量；

③根據步驟②的方法計算在不同設計洪水流量條件下，易淤斷面在設計洪水挾沙淤床后的成災水位Z′_i，繪制易淤斷面在設計洪水挾沙淤床后的成災水位Z′_i隨設計洪水流量的變化曲線，即水位流量關系曲線；

所述在不同設計洪水流量條件下是指在不同的設計頻率洪水對應的設計流量條件下；

④根據易淤斷面的預警水位，從步驟③繪制的水位流量關系曲線中得到易淤斷面的預警水位對應的流量，該流量即為預警流量，根據預警流量反推臨界雨量；

當目標河段的上游發生強降雨后，實時監測降雨量信息，當目標河段上游的降雨量達到或超過臨界雨量時，即發出山洪災害預警。

2.根據權利要求1所述基于雨-水-沙變化的山區小流域山洪災害預警方法，其特征在于，步驟①所述目標河段具有防災保護對象是指目標河段具有已建防災保護對象或者擬規劃建設的防災保護對象。

3.根據權利要求1所述基于雨-水-沙變化的山區小流域山洪災害預警方法，其特征在于，步驟①所述易淤河段是指目標河段中容易發生泥沙淤積的河段，易淤斷面是易淤河段中的任意斷面或者是根據易淤河段概化的斷面。

4.根據權利要求1至3中任一權利要求所述基于雨-水-沙變化的山區小流域山洪災害預警方法，其特征在于，步驟④根據預警流量由暴雨洪水分析方法反推臨界雨量。