[發明專利]一種基于河道斷面地形的多流路河道平灘流量確定方法

在審

• 申請號: 202310005698.5
• 申請日: 2023-01-04
• 公開（公告）號: CN116090208A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 江恩慧;王強;王遠見;孫贊盈;傅旭東;孫凱;李新杰;楊飛;李麗珂;李潔玉;劉彥暉;曲少軍;馬懷寶;李昆鵬;蔣思奇;王婷;張翎;唐鳳珍;孫龍飛;郭秀吉;顏小飛;王欣;張世安;石華偉;陳琛;任智慧;閆振峰;王子路;趙萬杰;劉博倫
• 申請（專利權）人: 黃河水利委員會黃河水利科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18;G06T17/20;G06F111/04;G06T17/05
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐紅梅

本發明公開了一種基于河道斷面地形的多流路河道平灘流量確定方法，首先建立多流路河道平灘特征值表征體系及其量化方法；基于地形平穩性過渡原則，建立斷面地形插補以及標準化網格劃分方法；基于水位逐步增大法構建平灘特征值提取模型，建立潛在平灘特征值數據集；基于寬深比極值法和年際間平灘特征值連續性假定原則，建立分級平灘特征值確定方法；基于水位—流量關系，建立基于河道斷面地形的多流路河道平灘流量確定方法。本發明考慮了多流路河道特殊灘槽形態以及人工設施的影響，能夠解決多流路河道存在多級灘地時平灘水位難以確定的問題，為多流路河道防洪、河道整治及生產實踐活動提供技術支撐。

技術領域

本發明涉及多流路河道行洪評價技術，尤其是涉及一種基于河道斷面地形的多流路河道平灘流量確定方法。

背景技術

平灘流量是指水位與河漫灘齊平時的流量，它是來水來沙的動力作用從塑造主槽到塑造灘地的轉折點。在天然河道中，河道形態的演變對不同量級的來水響應程度不同，只有當流量達到某一特征值時才會出現明顯的差異，平灘流量是反映該特征值的一個重要參數。平灘水流能夠綜合反映河道形態塑造能力以及河道排洪輸沙能力，在河床演變學以及工程實踐中均具有重要的意義。

多流路河道平灘流量的識別至今仍是困擾治河專家的難題之一，主槽與灘地界限難以劃分導致平灘流量識別存在極大地人為主觀性。目前，隨著河道治理實踐活動的持續開展以及多流路灘區的治理改造均對精準快速識別平灘流量提出了更高要求，因此，如何簡單高效精準地判別平灘流量，迅速準確地確定調度方案，是會商過程中決策者面臨的主要難題。實際確定平灘流量時需要大量的經驗輔助，且計算過程較為復雜，這會引發防汛過程數據處理不及時的問題，增加了決策者的決策難度。

沖積性河流的平面形態多種多樣，不同地貌形態以及水沙組合會形成不同的河型，例如順直、彎曲和辮狀等。相對規則的河道形態(順直或彎曲河道)灘槽界限比較明顯，無論是基于地貌特征還是基于幾何標準均可以輕松識別灘槽邊界進而確定平灘水位。然而，多流路河道(辮狀河道的一種)一般有兩股或兩股以上的汊道，縱比降較陡，挾帶的懸沙巨大，水文過程急漲急落，同時該類型河道邊岸含黏性物質較少，抗沖性差，河道流路經常在一場洪水后發生變化，由于其地形復雜多變，主槽與嫩灘的界限難以區分導致平灘水位確定存在極大的不確定性，給科學家以及工程師們造成了很大困擾。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種基于河道斷面地形的多流路河道平灘流量確定方法。

技術方案：本發明的一種基于河道斷面地形的多流路河道平灘流量確定方法，包括以下步驟：

S1、建立多流路河道平灘特征值表征體系及其量化方法；多流路河道平灘特征值表征體系包括目標層、準則層和指標層，目標層用于確定最終表征參數，準則層用于確定平灘流量過程中需要考慮的各類因素，指標層用于反應準則層的具體內容，及確定過程中需采用的評價指標；

S2、基于地形平穩性過渡原則，建立斷面地形插補以及標準化網格劃分方法：包括從左岸到右岸測量方式以及從右岸到左岸測量方式；其次，將斷面地形的起點距進行統一化處理，然后按照平穩性變化原則進行均勻化插值；最后利用插值后的地形數據進行等間距提取，進而構建地形網格標準化模型；

S3、基于水位逐步增大法構建平灘特征值提取模型，建立潛在平灘特征值數據集；

S4、基于寬深比極值法以及年際間平灘特征值連續性假定原則，建立分級平灘特征值確定方法；

S5、基于水位-流量關系，建立基于河道斷面地形的多流路河道平灘流量確定方法，確定多流路河道平灘流量。

進一步的，步驟S1中以多流路河道斷面形態表征參數為目標層的指標；準則層包括綜合河寬、平均水深、過水面積、寬深比、河相系數、寬度變化與平均水深變化比值和高程關系。

進一步的，步驟S1中表征體系中各指標量化方法為：

(a)綜合河寬；