[发明专利]一种基于一维水动力模型的河道槽蓄量计算方法

说明书

一种基于一维水动力模型的河道槽蓄量计算方法，它包括以下步骤：步骤一：搭建一维水动力水质模型，计算得到目标河道的断面水位数据；步骤二：基于目标河道的断面地形数据与水位计算数据，计算目标河道过水断面面积；步骤三：将目标河道的断面水位数据、过水断面面积、地形数据输入槽蓄量模型，由槽蓄量模型获得槽蓄量。本发明针对在现有槽蓄量计算过程中，由于断面水位监测数据或测量数据的缺失，导致无法对目标河段进行建模计算的技术问题，而提供的一种基于一维水动力模型的河道槽蓄量计算通用计算方法。

技术领域

本发明涉及河道测量技术领域，具体涉及一种河道槽蓄量的计算方法，尤其涉及一种一维水动力模型的河道槽蓄量的计算方法。

背景技术

在传统的河道槽蓄量模型计算过程中，需要完整的河段断面水位数据、地形数据作为模型的输入条件，地形数据包括河道断面的里程、断面点位高程、起点距。一般情况下、水文部门会在断面测量的过程中得到水位数据或者利用水尺、激光测量仪等监测设备进行水位测量，从而为槽蓄量计算提供完成的计算基础。常常采用的主要步骤如下：

1)断面面积计算，根据断面起点距、相应高程、水位，以直线插值法计算。

2)断面法河道槽蓄量计算，包括：梯形模型与截锥模型

在实际计算过程中，某些地区未进行河道断面的水下测量工作，只是通过DEM高程数据进行断面切割，不能获取其水位数据；同时，由于水位监测设备不能完全覆盖各河道断面，导致水位数据缺失，制约了目标河道槽蓄量的计算。

现有河道槽蓄量计算过程中，水位数据与断面地形数据是重要的基础数据，完成的基础数据才可进行目标河段的槽蓄量的计算。在实际工作中，由于断面水位监测数据或测量数据的缺失，导致计算无法完成。

发明内容

本发明针对在现有槽蓄量计算过程中，由于断面水位监测数据或测量数据的缺失，导致无法对目标河段进行建模计算的技术问题，而提供的一种基于一维水动力模型的河道槽蓄量计算方法。

一种基于一维水动力模型的河道槽蓄量计算方法，它包括以下步骤：

步骤一：搭建一维水动力水质模型，计算得到目标河道的断面水位数据；

步骤二：基于目标河道的断面地形数据与水位计算数据，计算目标河道过水断面面积；

步骤三：将目标河道的断面水位数据、过水断面面积、地形数据输入槽蓄量模型，由槽蓄量模型获得槽蓄量。

在步骤一中，搭建一维水动力水质模型的步骤如下：

步骤1：对河网进行概化；根据地形、地势、河流走向，将河网划分为若干个河段，河段数目记为n，并根据河网的拓扑结构对各河段进行编码，从而构建河网的拓扑关系；

步骤2：首先设置存储各河段断面数的数组；之后分别设置各河段的断面编码数组；分别设置各断面的起点距x、高程y、断面间距dx和河道曼宁系数n；

步骤3：设置各断面的初始水位与初始流量等模型初始条件；设置模型计算的时间步长dt和总计算时长T；

步骤4：设置模型的上边界输入与下边界输入，其中上边界可以为水位或者流量，下边界可以为水位、流量或者水位流量关系；

步骤5：获得各断面任意时刻的水位、流量。

在步骤1中，根据河网的拓扑结构对各河段进行编码，即riverID[n]＝{1,2,3,L,n}，从而构建河网的拓扑关系。