[发明专利]一种河道过流能力动态分析方法和系统

说明书

本发明提供了一种河道过流能力动态分析方法，包括：采集河段河道的实测典型断面信息及实测流量、实测流速数据；绘制河道典型断面图，绘制滩唇高程H_滩唇以下典型断面水位～河道断面面积曲线图；从所述曲线图读取S_i和S_平滩，则平滩水位下剩余过流面积S_剩余＝S_平滩‑S_i，得到S_剩余min；选用河段实测流量、实测流速数据进行拟合，获取拟合关系式；根据拟合关系式计算得到实时实测水位H_i下的相应流速V_i和滩唇高程H_滩唇下平滩流速V_平滩；基于V_平滩和V_i计算河段河槽剩余过流能力；基于河槽剩余过流能力和实时实测流量计算河段河槽过流能力。本发明根据平滩河槽以下剩余过流面积，预估平滩河槽下过流能力的分析方法，实现动态分析河槽安全过流能力。

技术领域

本发明涉及工程水文领域，具体涉及一种河道过流能力动态分析方法和系统。

背景技术

河槽的过洪能力是指河槽滩唇高程以下的过流能力，是评价河道行洪承载能力的重要指标，是防汛方案制定、防汛抢险的重要决策依据。对于具有明显滩槽划分的复式河道断面，当洪水位超过滩唇高程时，洪水漫滩致灾，大部分有防洪任务的河段如黄河下游，将滩唇高程对应的水位即平滩水位作为警戒水位，当洪水位接近平滩水位可能发生漫滩风险时，启动相应的应急响应措施。因此，分析预估河槽过流能力是支持防汛决策的重要工作内容。

河段河槽的过流能力由该河段最小过流断面决定，由于洪水期间河槽冲淤变幅大且发展迅速，河段最小过流断面位置、过流能力随河道冲淤处于动态变化之中，因此，动态预估河段过流能力，实时判断河段最易漫滩位置一直是困扰防汛决策的技术难题。目前一般的解决方法是对典型水文站、水位站断面进行监测，以水文站、水位站断面的过流能力代替河段过流能力，这种方法受水文站、水位站数量限制，计算的河段过流能力代表性差，且无法预判河段漫滩出险位置。

发明内容

本发明提供一种河道过流能力动态分析方法及系统，为动态分析河槽安全过流能力提供了一种技术解决方案，能够为防汛预案制定和防汛决策提供技术支撑。

一种河道过流能力动态分析方法，包括：

步骤1：采集河段河道的实测典型断面信息及实测流量、实测流速数据；

步骤2：基于所述实测典型断面信息绘制河道典型断面图，找出各个河道断面的滩唇高程H_滩唇，绘制滩唇高程H_滩唇以下典型断面水位～河道断面面积曲线图；

步骤3：根据断面实时实测水位H_i和平滩水位H_滩唇，从典型断面水位～河道断面面积曲线图读取对应的S_i和S_平滩，则平滩水位下剩余过流面积S_剩余＝S_平滩-S_i，得到S_剩余最小断面，即S_剩余min，所述平滩水位即是洪水达到滩唇高程时的水位，S_i为典型断面水位～河道断面面积曲线图中实时实测水位H_i对应的断面面积，S_平滩为典型断面水位～河道断面面积曲线图中平摊水位H_滩唇对应的断面面积；

步骤4：选用河段实测流量、实测流速数据进行拟合，获取拟合关系式；

步骤5：根据所述拟合关系式，及断面实时实测流量和汛前预估的平滩流量计算得到实时实测水位H_i下的相应流速V_i和滩唇高程H_滩唇下平滩流速V_平滩；

步骤6：基于步骤3、步骤5计算河段河槽剩余过流能力；