[發明專利]一種河道橫斷面形式識別與斷面面積計算方法

在審

• 申請號: 202110337205.9
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN112861387A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 雒儀
• 申請（專利權）人: 雒儀
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公布了一種河道橫斷面形式識別與斷面面積計算方法，基于計算機編程技術提出河道中點距斷面分析方法，解決了在變化環境中因河道橫斷面的復雜性與多樣性無法通過現有的方法進行橫斷面分析計算的難題；本發明采用河道中點距斷面分析方法來協助計算機程序識別水流位置，通過編程技術對河道斷面進行分析判斷，實現利用水位與斷面數據自動分析河道過水斷面范圍，提取相應垂線水深，計算過水斷面面積；支持單一斷面、復式斷面等各類情況，適用于不同的水力條件下的河道過水斷面面積計算分析；本發明應用于水文自動檢測設備和水文計算領域，可提升設備和軟件對河道斷面過水面積的分析能力，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種基于河道中點距斷面分析方法的河道橫斷面形式識別與斷面面積計算方法。

背景技術

近年來隨著計算機技術的發展和對水資源開發利用的日益重視，出現了一批嵌入式水文自動測報設備和水文監測計算軟件，其中以河道流量分析監測最為常見。流量監測采用最為廣泛的是流速面積法，是通過實測過水斷面流速和河道過水斷面面積來推求流量的方法，可見過水斷面面積是流量測算的關鍵要素之一，其計算精度直接關系著流量測驗的準確性。

計算機編程方面則有呂良軍、李峰等利用MATLAB軟件中的多項式擬合函數對河道斷面數據進行曲線擬合，從而消除斷面數據固有的折線形態，使斷面測量數據更加接近真實的河道形態。但過水斷面面積分析算法只依據擬合大斷面和水位進行分析，算法按照起點距順序依次和大斷面高程進行比對，確定左右岸水邊起點距，鎖定過水斷面范圍與相應垂線水深，從而計算過水斷面面積。此算法適用于單一斷面，且斷面走勢較為規則，呈“U”型無特殊起伏變化。當河道斷面為復式斷面、起伏變化較為復雜或水力條件多變的河道時，按照此算法程序將提取出若干無效水邊，而無法判斷水流的真實位置，導致過水斷面范圍與垂線水深提取錯誤，無法滿足實際測驗需求。

為此，從河道橫斷面的復雜性、多樣性與計算機編程的特性出發，提出一種基于河道中點距斷面分析方法的河道橫斷面形式識別與斷面面積計算方法，通過添加河道中點距可識別河道水流位置，判斷出斷面的類別，如單一斷面、復式斷面等，可準確的分析出不同的水力條件下的河道水流位置，計算河道過水斷面面積，從而為水文計算開拓了新的思路和方法，為水文監測提供了可靠的數據支撐。

發明內容

本發明是為解決上述問題而進行的，目的在于提供一種可準確的分析出不同的水力條件下的河道水流位置，自動識別河道橫斷面形態和計算過水斷面面積的方法。

本發明為實現上述目的，采用以下方案：

河道中點距指河道每個過水斷面內測得高程的最低點所對應的起點距，此值必須存在于大斷面測量數據中?？稍O置多個，至少設置一個，其個數代表河道斷面中存在分流的數量。河道中點距名詞是首次提出，水文測驗學中并無對應概念。

接收通過用戶預定的方式獲取到的河道橫斷面基礎數據，其中，數據至少包括以下三種：大斷面數據、水位、河道中點距；在滿足以上預定條件的情況下，通過河道中點距來協助識別河道斷面水流位置，從而對不同斷面形式和水力條件下的水道斷面進行分析，實現利用水位與斷面數據自動識別河道水流位置，判斷斷面類別，如單一斷面、復式斷面等，再進行垂線提取與面積計算，方法流程見圖1。

包括以下步驟：步驟1.對大斷面數據與水位Z進行合理性分析，其水位Z值必須介于河道過水斷面最低高程與河道左岸或右岸最低高程之間，若通過，則認為河道大斷面數據與水位Z匹配合理；步驟2.確定河道中點距在大斷面數據中所對應的起點距L與高程H，當水位Z大于高程H時，利用水位Z從起點距L位置向左右兩岸分別依次比對，通過內插法確定左右岸水邊數據；包括以下子步驟：子步驟2-1.當設定兩個以上河道中點距時，程序算法可推求出多組水邊數據，此時需對每組水邊數據進行比對分析，如水邊數據數值相同則合并為單一斷面，并舍去多余水邊數據，如數值不同且呈遞增關系則為復式斷面；步驟3.通過水邊數據鎖定過水斷面范圍，提取各起點距對應的測深垂線與相鄰垂線間水面寬度通過數學梯形算法計算出每一部分的面積，各部分面積的總和即為河道橫斷面面積。