[发明专利]一种基于遥感影像的平原河网水量置换率计算方法及终端

权利要求书

1.一种基于遥感影像的平原河网水量置换率计算方法，其特征在于，包括：

步骤S1、通过遥感影像建立平原河网围区水系的水面面积和水系水位之间的水面面积-水位拟合关系；

步骤S2、将所述平原河网围区水系的最低水位到第一水系水位之间的河流水体按照差分法和所述水面面积-水位拟合关系计算得到第一水量；

步骤S3、将所述平原河网围区水系的最低水位以下的第二水量采用体积概化公式法计算，将所述第一水量和所述第二水量进行相加得到所述第一水系水位所对应的围区水系总水量；

步骤S4、重复上述步骤S2和步骤S3，直至得到所述平原河网围区水系内每一个所述水系水位所对应的围区水系总水量，建立所述平原河网围区水系的水位-水量拟合关系和水面面积-水量拟合关系；

步骤S5、获取当前时刻下新流入所述平原河网围区水系的当前围区新入水量，并根据所述当前时刻的当前水系关键控制点所监测的当前水系水位从所述水位-水量拟合关系得到所述当前时刻的当前围区水系总水量或根据所述当前时刻的当前水系水面面积从所述水面面积-水量拟合关系得到所述当前时刻的当前围区水系总水量，将所述当前时刻的所述当前围区新入水量除以所述当前围区水系总水量得到水量置换率。

2.根据权利要求1所述的一种基于遥感影像的平原河网水量置换率计算方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：

通过遥感影像得到平原河网围区水系在每一时刻的水面面积；

将对应的每一时刻下所述平原河网围区水系内所有水位站点的水位数据的加权平均值作为所述平原河网围区水系在每一时刻的水系水位；

基于所述平原河网围区水系在每一时刻的水面面积和水系水位的对应关系建立水面面积-水位拟合关系。

3.根据权利要求1所述的一种基于遥感影像的平原河网水量置换率计算方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

将所述平原河网围区水系的最低水位到第一水系水位之间的河流水体进行分割成多层层状水体，基于所述水面面积-水位拟合关系得到每一层所述层状水体上下两层的水面面积；

将每层所述层状水体上下两层的水面面积的平均值乘以相邻层的水位差得到每层所述层状水体的水体体积，将所有所述层状水体的水体体积进行累加得到第一水量。

4.根据权利要求1所述的一种基于遥感影像的平原河网水量置换率计算方法，其特征在于，所述步骤S5中获取当前时刻下新流入所述平原河网围区水系的当前围区新入水量具体包括以下步骤：

接入所述平原河网围区水系的过水建筑物开度和前后水位实时数据，依据所述平原河网围区水系的过流类型、所述过水建筑物开度、所述前后水位实时数据和水动力过流公式计算得到当前时刻下新流入所述平原河网围区水系的过流流量；

从开始水量置换的初始时刻到计算置换率的当前时刻，统计这一时段内的过水建筑物的流量变化过程，根据流量变化过程得到当前围区新入水量。

5.根据权利要求4所述的一种基于遥感影像的平原河网水量置换率计算方法，其特征在于，所述步骤S5中依据所述平原河网围区水系的过流类型、所述过水建筑物开度、所述前后水位实时数据和水动力过流公式计算得到当前时刻下新流入所述平原河网围区水系的过流流量具体包括以下步骤：

当所述平原河网围区水系的水闸开度e和闸前水头h_u的比值小于或等于0.65且闸后水头h_d小于跃后水深h_c时，所述平原河网围区水系的过流类型为闸孔自由出流，则过流公式为：

式中，Q为闸门过流量，n为闸门的孔口数量，b为单个闸孔的宽度，μ为闸孔流量系数，其表达式为：

式中，为流速系数，ε为垂向收缩系数，其采用多项式拟合如下：

ε＝0.402(e/h_u)³-0.255(e/h_u)²+0.0985(e/h_u)+0.6073。