[发明专利]基于遥感的无资料自由溢流水库出流过程动态估算方法

说明书

本发明公开了基于遥感的无资料自由溢流水库出流过程动态估算方法，包括以下步骤：使用数字高程模型得到水库水位‑面积关系曲线，估算不同水位下的水库库容，从而建立水库的面积‑库容关系曲线；通过遥感影像提取无资料水库水面面积，得到对应时刻水库库容；对两处遥感影像对应时段的蓄量变化量进行累积计算得到水库库容变化量；利用二分法对水库出流系数逐步逼近，使得水量平衡计算得到的水库库容变化量与两处遥感影像对应的时段变化量相一致；步骤五：以最终逼近结果作为该无资料水库的出流系数，计算场次洪水水库出流过程。本发明填补了无资料自由溢流水库特性和出流过程欠缺的空白，提高了受中小型水库影响地区洪水预报的精度。

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，具体为基于遥感的无资料自由溢流水库出流过程动态估算方法，主要用于受水利工程影响较大的无资料地区洪水预报及风险评估预警等工作。

背景技术

近几十年来，随着人口增长和社会经济的发展，水问题成为世界上日益严重的问题之一。人类活动使水资源的赋存形式发生了重大变化，为了缓解防洪与兴利的矛盾，流域内大规模修建了水利工程，其中蓄水工程最为普遍。由于中小型水库有工程量小、便于操作管理等优点，部分水库是由当地居民自发组织建设的，这导致水库在建设初期未经水文分析计算，缺乏相应建设资料。中小型水库坝体多为土坝，且大多没有闸门控制，这在很大程度上改变了流域的原有地貌，目前很难实现对所有水库调度过程进行实时监控，因而水库群的实际泄水过程通常是未知的。

洪水预报对防洪、抗旱和水资源合理利用具有特别重要的作用，对于数量众多、分布广散的中小型水库来说，其运行资料不易完全掌握，若前期久旱无雨，降雨后大部分地表径流会被其拦蓄，造成实际洪量小于预报值；若前期降雨较充足，一旦再降大雨，流域内的部分中小型水库可能出现出流甚至溃坝情况，导致预报量严重偏小，因此洪水预报中考虑中小型水库拦蓄或泄洪等人类活动影响显得十分必要。

在考虑水库的影响时，通常认为中小型水库只是在规模上比大型水库小，因此对计算方法适当简化，这种处理的方法往往会导致计算结果误差偏大。为此需要一种新的技术方案填补中小型水库工程资料的空白，将其对产汇流的影响考虑进洪水预报中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种逼近水库出流系数的基于遥感的无资料自由溢流水库出流过程动态估算方法。

为了实现上述目的，本发明具体采用以下技术方案：

基于遥感的无资料自由溢流水库出流过程动态估算方法，所述无资料自由溢流水库泄洪建筑物采用无闸门控制的溢流堰，且无水库无特征水位、水位库容曲线及水库泄流曲线，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，使用数字高程模型得到水库水位-面积关系曲线；由水库水位-面积关系曲线估算不同水位下的水库库容，建立水库的面积-库容关系曲线；

步骤2，通过遥感影像提取无资料水库水面面积，与水位-面积-库容关系曲线结合得到对应时刻水库库容；

步骤3，以水量平衡为原则，结合水力学出流计算公式对两处遥感影像对应时段的蓄量变化量进行累积计算得到水库库容变化量；

步骤4，利用二分法对水库出流系数逐步逼近，使得水量平衡计算得到的水库库容变化量与两处遥感影像对应的时段变化量相一致；

步骤5，以最终逼近结果作为该无资料水库的出流系数，计算场次洪水水库出流过程。

步骤1包括：

步骤11，使用数字高程模型提取不同等高线下的无资料水库水面面积，得到水库水位-面积关系曲线；

步骤12，根据水库水位-面积关系曲线，从水库底部开始，将水库以高差Δh(取值在1.5米以内)进行分层，按照下式计算各水位下的水库库容：

h_j＝j×Δh