[发明专利]中常洪水下大堤决口风险的评估方法

权利要求书

1.一种中常洪水下大堤决口风险的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对河道内所有断面形态进行划分，划分出每个断面主槽，左、右岸滩地的起点距范围，根据划分的形态计算河道内每一公里河段的平滩流量；

(2)统计河道每一公里河段出现超过其平滩流量的概率，得到每一公里河段漫滩洪水易发指数；

(3)计算每一公里河段的横比降、纵比降和曲率，将每一公里河段的曲率和横纵比降之比分别进行标准化，并将两者相乘，得到每一公里河段的水流的倾向性参数，对该水流的倾向性参数进行标准化，得到水流动力指数；

(4)统计左右岸大堤的最大顺堤河深度，进行标准化得到大堤易损性指数；

(5)将步骤(2)得到的漫滩洪水易发指数、步骤(3)得到的水流动力指数和步骤(4)得到的大堤易损性指数相乘并进行标准化，得到风险指数，根据风险指数判定风险级别；

其中，所述步骤(1)中平滩流量的计算过程具体如下：

首先计算河道的主要形态参数：平滩过流面积A基于积分法得到；平均河底高程Z＝Z_b-H，其中H＝A/B，Z_b代表左、右岸滩唇的最低高程，B代表左、右岸滩唇之间的水平距离；根据河道范围内每个断面的主槽平均河底高程Z以及河道上断面的间距，在距离上进行线性回归，得到线性回归函数Z＝-kx+b，其中x代表研究范围内距首个断面的距离；b代表首断面的主槽平均高程；Z代表沿程断面主槽的平均高程；取线性函数斜率的相反数k作为河道的纵比降J_p；

然后基于曼宁公式，求出河道范围内每个断面的平滩流量：

其中A代表平滩过流面积，R代表水力半径，J_p代表河道的纵比降，n代表糙率，取水文站测量值或经验数值；

最后基于反距离加权插值法求出每公里河段的平滩流量Q；

所述步骤(2)中漫滩洪水易发指数的具体计算过程如下：

利用数理统计方法中的皮尔逊III型频率分布，对每年的单日或连续3日或连续5日最大流量进行频率分析，得到频率分布曲线；在频率分布曲线上查询每一公里河段超过该平滩流量的相应频率，将该频率作为每一公里河段中常洪水决口的漫滩洪水易发指数S；

所述步骤(3)水流动力指数D计算过程具体如下：

基于地理配准后的卫星遥感影像，画出河道中泓线；

利用地理信息系统平台Arcgis沿着河道的中泓线设置若干等距的原始控制点，提取原始控制点的平面坐标(x_iy_i)，用数值分析方法当中的三次样条插值法拟合中泓线的样条曲线，对于a＝x₀…x_i…x_n＝b，其中a代表原始控制点中横坐标的最小值，b代表原始控制点中横坐标的最大值，构造的三次样条函数S(x)如下：

其中，x∈[x_i-x，x_i]，h_i＝x_i-x_i-1，i＝1，2，...，n.，M_i＝S”(x_i)，M_i-1＝S”(x_i-1)；

按照公式计算样条曲线S(x)在X坐标方向上每个原始控制点的曲率；

通过反距离加权插值法得到每公里河段的曲率K；

根据公式J＝h/L计算每个大断面的左、右岸最大滩地横比降，h代表滩唇与临堤滩面高程的差值，L代表滩唇至临堤滩面边缘的距离，然后进行空间插值，得到每公里河段的最大滩地横比降J，用每公里河段的最大滩地横比降除以当前年份的河道纵比降，得到每一公里河段的横纵比降之比ξ；

将得到的每公里河段的曲率K和横纵比降之比ξ分别进行标准化处理，并将两者相乘，得到每公里河段的水流的倾向性参数M，对水流的倾向性参数M进行标准化即得到水流动力指数D；

所述步骤(5)中根据公式R＝S×D×E计算每一段河长所对应大堤的决口风险指数，并进行标准化，其中，R为风险，S为每一公里河段漫滩洪水易发指数，D为水流动力指数，E为大堤易损性指数；

根据标准化后的风险进行判定，当0R0.2时，为低风险，当0.2R0.4时，为中低风险，当0.4R0.6时，为中风险，当0.6R0.8时，为中高风险，当0.8R1时，为高风险。