[发明专利]中常洪水下大堤决口风险的评估方法

说明书

本发明公开了一种中常洪水下大堤决口风险的评估方法，首先分析漫滩洪水易发性，计算河道每一公里河段出现超过该平滩流量的概率，以得到漫滩洪水易发指数；其次是分析不同河段的水流动力强度，计算每个河段的横比降、纵比降和曲率，以此得到水流倾向性参数，并对该参数进行标准化，得到水流动力指数；然后分析大堤的易损性，统计每个河段左、右岸的最大顺堤河深度，得到大堤易损性指数；最后，综合评估每一段河长所对应大堤的决口风险。本发明简单、便捷地评估了中常洪水下大堤决口风险时空分布特征，既能得到单一年份真实的决口风险的沿程分布规律，又能准确、客观地反映多年决口风险的演变过程，还能分析出中常洪水大堤决口风险的形成原因。

技术领域

本发明涉及于河床演变分析，具体涉及一种中常洪水下大堤决口风险的评估方法。

背景技术

目前，河道的大堤决口的方式主要分为三种：“溢决”、“冲决”和“溃决”。“溢决”是指河水水位超过两岸大堤的设防水位而漫溢决口；“冲决”是由于河势过度弯曲，出现“横”、“斜”河，水流顶冲大堤而导致决口；“溃决”则是由于大堤堤根或堤身不够牢固，在遭遇洪水顺堤行洪时引发渗流或管涌，进而引发大堤的决口。

以往的研究中，主要集中于大堤“溢决”风险的评估，即主要关注洪水位超过大堤特定水位(如设防水位、警戒水位、保证水位等)导致漫溢决口的风险，而对中常洪水下大堤的“冲决”和“溃决”风险关注较少。然而，随着人类活动的影响，包括干支流水库的联合调度运用，增高大堤高度等措施，使得出现大洪量洪水位超过大堤堤顶而发生“溢决”的概率逐渐降低，但中常洪水发生的频率和持续的时间却并没有减少，中常洪水下发生大堤“冲决”和“溃决”的风险依然严峻，而且大堤旁广泛存在着人为或天然形成的顺堤河也是造成大堤决口的重要隐患。目前对于中常洪水大堤决口风险的演变过程和形成原因尚不明晰，且缺乏有效的评估方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种中常洪水下大堤决口风险的评估方法，解决现有风险评估方法只能评估洪水位超过特定水位造成的大堤“溢决”风险，而不能评估中常洪水下大堤“冲决”和“溃决”的风险的问题。

技术方案：本发明所述的中常洪水下大堤决口风险的评估方法，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：