[发明专利]基于多源数据融合的河口尾闾段出汊预测方法及装置

说明书

本发明提供基于多源数据融合的河口尾闾段出汊预测方法及装置，方法包括：步骤1.利用长序列遥感影像资料，确定历史出汊年份、时段及位置；步骤2.获取出汊年份内河段沿程水文、水位站的水沙资料以及各固定断面地形资料；步骤3.采用一维水沙数学模型，计算得到研究河段各固定断面的流量、含沙量及水位，并结合水流冲刷强度计算公式，计算各固定断面的水流冲刷强度变化过程；步骤4.将历史出汊对应的水流冲刷强度峰值大小及达到峰值的速率作为触发河道出汊的相应阈值，根据预测的未来水沙系列及阈值判断河道出汊的可能时段和位置。本发明能够准确预测河口尾闾段出汊，可为延长河道现行流路的使用年限提供重要参数，降低出汊带来的危害。

技术领域

本发明属于河床演变学与河道整治工程技术领域，具体涉及一种基于多源数据融合的河口尾闾段出汊预测方法及装置。

技术背景

河口尾闾段出汊是河床演变过程预测与河流沉积学研究中一个重要的研究问题，它是指河道冲裂和分汊的现象，这种现象不仅为冲积河流河口的现行流路频繁改道提供了条件，还决定了河口改道的位置。我国的洪涝灾害频发，河道出汊也是造成河口区域洪涝灾害的原因之一，因此展开关于河口尾闾段出汊预测的研究十分必要，有助于预防河流突发性出汊的发生，从而减少洲滩湿地损失和航道摆动。

冲积河流河口尾闾段的出汊过程较为复杂，目前国内外研究一般根据已有观测结果，定性描述其出汊过程及演变规律，主要研究内容包括：(1)河道稳定性分析；(2)通过历史资料确定具体的出汊参数，如出汊频率、持续时间及出汊时段；(3)分析出汊河道的水位、纵剖面以及冲淤过程。然而现有研究存在两类问题：首先，大多冲积河流河口发生河道出汊的实测资料较少，目前的研究多局限于对河道稳定性的简单探讨，缺少针对河道形态特征变化进行详细的定量分析；此外，河口尾闾段出汊过程并不具有特定的周期性，而现有研究在准确预测河口尾闾段发生自然出汊时间上仍存在较大困难。因此，解决河口尾闾段出汊的实测资料匮乏问题，并提出较为准确的河口尾闾段出汊预测方法，具有重要的科学意义及工程实用价值。

发明内容

本发明目的是提供一种基于多源数据融合的河口尾闾段出汊预测方法及装置，能够准确预测河道出汊。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

方法

本发明提供一种基于多源数据融合的河口尾闾段出汊预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.利用长序列遥感影像资料，确定历史出汊年份、时段及位置，包括以下子步骤：

步骤1.1下载长序列的遥感影像，合成遥感影像中红波段、近红外及短红外波段，其中Landsat 7采用4、5、3波段，而Landsat 8采用5、6、4波段；

步骤1.2对Landsat 7所采集的有条带的遥感影像进行修复处理，并对合成后的遥感影像进行细微调整，使得河道的水体与陆地边界更为分明；

步骤1.3根据处理后的遥感影像，确定发生历史出汊的年份、时段及位置；

步骤2.获取河段沿程水文、水位站的水沙资料以及各固定断面地形资料；

步骤3.采用一维水沙数学模型，计算得到出汊年份内研究河段各固定断面的流量、含沙量及水位，并结合水流冲刷强度计算公式，计算各固定断面的水流冲刷强度变化过程，包括以下子步骤：

步骤3.1建立适用于冲积河流河口的一维水沙数学模型；

步骤3.2基于步骤1和2给定一维水沙数学模型的进、出口及河床边界条件；

步骤3.3率定一维水沙数学模型中糙率系数，进行滩槽划分、恢复饱和系数确定和悬移质水流挟沙力计算，使水文或水位站断面的流量及含沙量随时间变化的计算值与实测值能较好地符合，从而得到研究河段各断面的流量和含沙量；