[发明专利]一种适用于河道地表漫流的动态分析及预警方法

说明书

本发明涉及水环境工程中洪涝灾害智慧管控建设领域，是一种适用于河道地表漫流的动态分析及预警方法。该方法包括如下步骤：河道断面的产汇流分析；受到洪水波的涨落运动影响的这种非稳定流态条件下的河段流量分析；借助水位‑流量关系推求每个时段的河道断面水位；在获得断面水位变化过程后，进行断面间水位分析。通过对面降雨量、河道比降资料、水位‑流量关系等数据的获取，围绕小流域河道开展相关机理研究，从而形成一种可靠地动态分析系统，为风险预警及决策提供有效的依据支撑。

技术领域

本发明涉及水环境工程中洪涝灾害智慧管控建设领域，是一种适用于河道地表漫流的动态分析及预警方法。

背景技术

随着城镇化的快速发展，洪涝灾害频发，而造成洪涝灾害的原因主要为极端天气的变化、下垫面硬化导致的径流量增加、热岛效应变化、管网排水能力低下、土地利用类型由可渗透转向非渗透地表等，我国东部受到洪灾较为严重，水位上涨带来的地表漫流现象频发。在现有的水环境工程建设中，面向小流域水文模型的研究工作众多，大多数旨在于对模型机理的研究。

目前常采用MIKE、SWMM、HEC等模型来完成一维河道、二维水动力模型的耦合，以降雨量、地理高程、地表下垫面、水域、现状市政基础设施等多来源数据为基础，来进行洪峰演进计算、水文预报等水文水动力过程，截至目前尚未形成一套适用于河道的地表漫流动态分析的方法。

尽管有MIKE等水文动力学专业模型作为当代智能模型的技术支撑，且封装机理后的模型能够较好的解决目前工程项目棘手的问题，但针对性并不强，并且实时模拟的速度还有待提升，因此将机理直接演变为细节研究仍然需要加速开展。

为了更好地分析和研究地表漫流现象，考虑在不同时间段的雨强条件下的河道水位涨幅所形成的地表漫流现象，涉及产汇流、河道常水位、洪水位、洪峰、堤防高度、流势、流态、河道比降等影响因素，本发明提出一种适用于河道地表漫流的动态分析及预警方法。

发明内容

本发明的目的是：旨在提供一种适用于河道地表漫流的动态分析及预警方法，通过对面降雨量、河道比降资料、水位-流量关系等数据的获取，围绕小流域河道开展相关机理研究，从而形成一种可靠地动态分析系统，为风险预警及决策提供有效的依据支撑。

本发明的技术方案是：

一种适用于河道地表漫流的动态分析方法，包括如下步骤：

河道断面的产汇流分析；

受到洪水波的涨落运动影响的这种非稳定流态条件下的河段流量分析；

借助水位-流量关系推求每个时段的河道断面水位；

在获得断面水位变化过程后，进行断面间水位分析。

进一步，所述的河道断面的产汇流分析，包括：

步骤1)流域内河道断面设置；

步骤2)区间产汇流计算；

步骤3)马斯京根法河道汇流演算；

进一步，所述的步骤1)流域内河道断面设置是为m个断面,具体是:根据流域自身的地理环境，依据工程实际根据等流时面积将河道干流划分若干个单元，每个单元在其河道出口处设置相应的断面，设置断面数量为m，并记录相邻断面间的河段长度La，其中a＝1…m。

进一步，所述的步骤2)区间产汇流计算是通过等流时线法，进行子流域产汇流计算求得区间的断面的流量过程,具体是：

根据等流时线法原理，降落在流域面上的时段净雨，按各等流时面积汇流时间顺序依次流出流域出口断面，计算公式为:

q_i,i+j-1＝0.278r_if_i j＝1,2,…,n