[发明专利]一种中型以上淤地坝已淤积库容快速演算方法

说明书

本发明公开了一种中型以上淤地坝已淤积库容快速演算方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、收集研究区若干座中型以上淤地坝的设计文件，拟合已淤积高程～已淤积库容的关系；步骤2、针对步骤1得到的样本关系建立函数关系；步骤3、针对步骤2得到的函数关系拟合数学关系，进而得到已淤积库容，本发明解决了现有技术中存在的因淤地坝设计文件缺失而难以计算已淤积库容且估算工作量大、精度低的问题。

技术领域

本发明属于地理学及水土保持监测技术领域，具体涉及一种中型以上淤地坝已淤积库容快速演算方法。

背景技术

淤地坝是黄土高原地区主要的水土保持工程措施之一，在减少黄河洪水泥沙问题、确保黄河安澜方面发挥了重要作用。明确淤地坝的拦沙量，对于评价淤地坝建成后的拦泥效益和拦泥潜力，分析各下垫面因素的减沙贡献率，预测黄河未来的来沙情况等具有重要意义。

国内外目前推算已淤积库容的方法主要包括以下几种：(1)坝高～库容曲线法，通过实测已淤积高程，查找设计文件中的坝高～库容曲线确定已淤积库容；(2)水文站实测泥沙资料推算法，基于流域范围内水文站多年泥沙观测资料，按水文站控制面积和淤地坝控制面积比推算；(3)泥沙淤积体概化法：根据坝区泥沙淤积体的形状，将横断面概化为规则的锥体，通过测算特征要素，计算泥沙淤积体体积估算；(4)泥沙淤积年限粗估法：根据设计淤积年限计算公式来粗估淤积库容。

这4种方法在估算已淤积库容时均存在一定的局限性：(1)受多种因素影响，大量淤地坝的设计文件缺失或不完整。尤其是早期淤地坝，大多由群众自发修建，无设计文件；(2)部分水文站长系列实测资料不完整，无法很好地提供泥沙历史资料。水文站控制面积远远大于淤地坝控制面积，坡面产生的泥沙到达水文站还存在输移、沉积等多个环节，与淤地坝的实际淤积泥沙存在较大差异。淤地坝一般修建在水土流失较为严重的沟道上，按控制面积比推算默认的前提假设是水文站控制范围内下垫面均一，必然导致估算结果误差较大；(3)黄土高原沟道的地形地貌复杂，泥沙淤积体通常很不规则，往往难以概化。即使粗略估算，需要测量的要素特征很多，工作量较大。因适用性较差，实际工作中很少采用；(4)近年来黄土高原坡面植被明显好转，实施了大量水土流失治理措施，坡面、沟道产沙明显减少，实际淤积年限已远远大于早期的设计淤积年限，该方法已不适用于现阶段淤地坝已淤积库容的估算。

发明内容

本发明的目的是提供一种中型以上淤地坝已淤积库容快速演算方法，解决了现有技术中存在的因淤地坝设计文件缺失而难以计算已淤积库容且估算工作量大、精度低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种中型以上淤地坝已淤积库容快速演算方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、收集研究区若干座中型以上淤地坝的设计文件，拟合已淤积高程～已淤积库容的关系；

步骤2、针对步骤1得到的样本关系建立函数关系；

步骤3、针对步骤2得到的函数关系拟合数学关系，进而得到已淤积库容。

本发明的特点还在于，

步骤1中，各种不同坝高的淤地坝，其已淤积库容与已淤积高程均呈幂函数关系：

y＝ax^b (1)

式中，y为已淤积库容，单位为万m³；x为已淤积高程，单位为m；a、b为与总坝高和总库容的相关系数。

步骤2具体按照以下步骤实施：

步骤(2.1)、对任一淤地坝而言，在淤满时，必定满足下式：

V＝aH^b (2)

式中，H为坝高，V为总库容，当H、V已知时，根据式(2)得a、b关系：