[发明专利]一种估算中小流域内河道宽度的方法在审

专利信息
申请号: 201810429368.8 申请日: 2018-05-08
公开(公告)号: CN108597022A 公开(公告)日: 2018-09-28
发明(设计)人: 童冰星;李致家 申请(专利权)人: 河海大学
主分类号: G06T17/05 分类号: G06T17/05;G06T7/60
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 211100 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 河道 栅格单元 流域 坡度 原点 汇流 估算 一阶 栅格 计算效率 结果客观 数据来源 构建 取样 样本 测量
【说明书】:

发明公开了一种估算中小流域内河道宽度的方法,包括以下主要步骤:利用流域DEM数据计算出流域中每一个栅格单元的坡度和汇流累计值;提取流域中的河道;以河道栅格单元为中心,逐栅格计算一定范围内的坡度一阶原点距;选取若干河道栅格单元作为样本,量取样本河道栅格单元内的河道宽度;基于选取的河道栅格单元的测量宽度,汇流累计值和一定范围内的坡度一阶原点距构建河宽模型;以每一个河道栅格单元内的汇流累计值和一定范围内的坡度一阶原点距为河宽模型的输入,逐栅格估算河道栅格单元内的河道宽度。本发明具有数据来源稳定可靠、计算效率高、结果客观合理等优点,有利于流域河道宽度的快速估算和提取。

技术领域

本发明属于水文技术领域,具体涉及一种估算中小流域内河道宽度的方法。

背景技术

我国河流众多,流域面积200至3000km2的中小流域近9000个。近年来,受气候变化影响,由局地强降水造成的中小河流突发性洪水频繁发生,已成为造成人员伤亡的主要灾种。中小流域由于通常处于地形复杂、坡度陡峻的偏远山区,一方面山洪具有陡涨陡落的特点,另一方面缺少长期的水文气象观测资料,因此急促上涨的洪水极易形成危害当地的居民人身安全和社会经济的洪涝灾害,对中小流域突发性洪水进行快速预报成为亟待解决的重要问题。

随着遥感、地理信息以及数字流域等技术的发展,基于栅格数字高程模型(DEM,Digital Elevation Model)的分布式水文模型以其充分考虑降雨和下垫面条件空间变化的特点,现已成为流域水文模型的发展趋势,尤其是在地形复杂的山区性中小流域中,分布式水文模型比传统的不能考虑流域内地形变化的集总式模型更有优势。在构建分布式的水文模型时,通常将流域划分为若干个正交的网格,以每一个网格作为计算单元。在每一个计算单元中通过产流模型计算产生的径流,然后按照一定的汇流顺序逐单元进行汇流计算,在汇流计算中十分重要的一环就是河道演算。当采用水力学方法进行河道演算时需要知道每一个栅格单元的河道宽度,这也是分布式水文模型建模的重点和难点之一。

为了进一步促进流域水文模型的发展,需要更深入研究河道宽度的计算方法。

河道宽度是分布式水文模型中采用水力学方法进行汇流计算中的关键参数,河道宽度的合理与否对计算结果有着重要影响。目前并没有一种好的方法对每一个河道栅格单元中的河道断面宽度进行估算。常见的方法一般是将所有的河道断面的宽度都设置为一样的值,或者是依据流域出口的河道断面宽度向上游逐渐线性递减来估算河道栅格单元中的河道断面宽度,这使得计算的河道宽度一般是下游河道的宽度总是大于上游的河道宽度。然而,在中小流域中,河道断面宽度受到河道附近地形地貌的影响较大,在河道栅格单元中的河道断面宽度会随着河道两岸地形地貌的不同不断发生变化,在实际状态下河道并不总是从上游到下游持续增大,有时下游某处的河道反而会比上游的河道更窄,通过线性递减的方法来估算河道断面宽度的方法并不完全符合客观实际。

因而对河道宽度估算的不准确限制了河道宽度这个参数在分布式建模中的应用,不利于国内分布式水文模型的发展。

针对以上不足,如何考虑河道宽度在空间上的变异性,提取其客观合理的河道宽度,正是发明人需要解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足,本发明提供了一种估算中小流域内河道宽度的方法,具有数据来源稳定可靠、计算效率高、结果客观合理等优点,有利于流域河道宽度的快速估算和提取,值得推广。

为解决上述问题,本发明具体采用以下技术方案:

一种估算中小流域内河道宽度的方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1,利用流域DEM数据计算出流域中每一个栅格单元的坡度和汇流累计值,得到坡度栅格和汇流累计栅格;

步骤2,提取流域中的河道,得到河道栅格;

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