一种中小河流洪水预报预警设施及其运行方法技术

本发明专利技术公开了一种中小河流洪水预报预警设施及其运行方法，沿河床和两侧岸坡面设置让河道水流畅通无阻的块码水位标尺、能显示水位的同时换算水面宽度、能目测和常规仪器监测水位、能经摄像机摄像后计算机读识块形码水位、能在块码水位标尺破损或局部遮挡后仍然能读识、能毫米级精度读识、能清晰显示水位线，能为卫星、无人机遥感探测数据标定，能在河道、地貌、地形、气候环境变化的情况下，实现由地面实测与无人机、卫星遥感探测相结合方式，共同进行中小河流洪水的预报预警。

【技术实现步骤摘要】
一种中小河流洪水预报预警设施及其运行方法
本专利技术涉及水利领域，具体的是一种中小河流洪水预报预警设施及其运行方法。
技术介绍
目前，因中小河流众多，通常的中小河流都不设水文站，导致中小河流的水资源利用与洪水预报预警欠缺依据做决策。
技术实现思路
针对现中小河流水文资料欠缺的不足，本专利技术提出一种中小河流洪水预报预警设施及其运行方法，它采用无人机、卫星遥感探测技术与地面河道监测段实测相结合的方式进行中小河流洪水的预报与预警。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：中小河流洪水预报预警设施，在监测区域内每条所述中小河流都有各自的监测河道段，该些监测河道段均顺直、等断面、等纵坡、等糙率，该些监测河道段中部的河岸上都设置有监测点。在所述监测点处监测河道段横断面的河床和两侧岸坡面上有一条标尺基础，在该标尺基础上标有块码水位标尺，该块码水位标尺在斜坡上的尺寸是铅直设置块码水位标尺尺寸的投影。在所述监测点一侧的河岸上安装有支架，在该支架上安装有控制器、照明灯、摄像机，该摄像机镜头朝向河道水面和所述块码水位标尺。在该块码水位标尺上游侧的河岸上设置有临时测速投光器a，在该块码水位标尺下游侧的河岸上设置有临时测速投光器b，该些临时测速投光器a与临时测速投光器b之间为设定距离。在所述临时测速投光器a上游侧的河岸上设置有临时流速浮标投放器，在所述临时测速投光器b下游侧的河岸上安置有临时流速浮标收集器。所述临时流速浮标投放器、临时流速浮标收集器分别用于投放和回收流速浮标；在所述监测点上安置有雨雪量、风速、风向、气温、气压、地表水分蒸渗等气象设备。在所述监测河道段4两侧河岸的低洼汇水处都安装有地表径流检测装置，雨雪、泉眼等地表径流水经过该些地表径流检测装置再流入所述监测河道段。所述的块码水位标尺为带尺状，该块码水位标尺有若干个读数单元连接而成，该些读数单元的读数值依次按低小高大的顺序编排。所述的块码水位标尺铅直设置时，每个所述读数单元为10厘米高，在每个所述读数单元的左部有上下连接的两个“E”字，上部的“E”字为白底黑字，以及下部的“E”字为黑底白字，每个所述的“E”字的笔画都为1厘米宽；在每个所述读数单元右部的上部是以米为单位的阿拉伯数字水位值，即XX.X；在每个所述读数单元右部的中下部是所述水位值的块形码，该些块形码为二进制码，该些块形码的码块为方形，该些块形码共有三行，每4行有个码块，第1行块形码表示以米为单位的十位数水位，第2行块形码表示以米为单位的个位数水位，第3行块形码表示以分米为单位的水位，每行块形码高度与其的间距相等，该些阿拉伯字和表示水位值的码块都为白底黑字，该些未表示水位值的码块都为白底白字，在所有所述读数单元两侧都为等宽的白色条带。在块码水位标尺所有所述读数单元的黑字“E”的白底、白色的“E”字、白色的码块上均涂有含碎玻璃末的涂料。所述临时测速投光器a发射出按频率a闪烁的激光a，该激光a朝向所述块码水位标尺上游侧河道横断面的水面来回扫射。所述临时测速投光器b发射出按频率b闪烁的激光b，该激光b朝向所述块码水位标尺下游侧河道横断面的水面来回扫射。所述流速浮标外壳为圆球的形状，在该外壳的顶部有发光变换指示器和天线，在该外壳内有信号器、电池和配重，该外壳内为与外界密闭的空间。所述的发光变换指示器发出闪烁的白光，当发光变换指示器接受到所述临时测速投光器a发出激光a后，该发光变换指示器便发出红光，并由天线发射出流速浮标到达所述临时测速投光器a位置的信号；当发光变换指示器接受到所述临时测速投光器b发出激光b后，该发光变换指示器便发出黄光，并由天线发射出流速浮标到达所述临时测速投光器b位置的信号。一种中小河流洪水预报预警设施的运行方法，包括以下步骤：（1）在中小河流的枯水期，对监测区域内的每条中小河流，采用无人机遥感探测并配合人工踏勘的方式选择出适宜的监测河道段。（2）对每条监测河道段进行顺直、等断面、等纵坡、等糙率的整治，在该些监测河道段中部的河岸上设置监测点。在监测点安置雨雪量、风速、风向、气温、气压、地表水分蒸渗等气象设备，该些气象设备实时监测中小河流的气象。在监测区域内设置水文接收站，该水文接收站接受与处理监测区域内各中小河流监测点传输来的气象和洪水信息。（3）在每个监测点处河道横断面的河床和两侧岸坡面上，按地形修整出一条有数个斜坡段、水平段或铅直段连接的条带，在该条带上用水泥混凝土浇筑出标尺基础，在该标尺基础的面上用涂料标出块码水位标尺，该些在斜坡上标出的块码水位标尺尺寸是铅直设置块码水位标尺尺寸的投影。（4）在每个监测点一侧的河岸上安装支架，在该支架上安装控制器、照明灯、摄像机，该摄像机镜头朝向河道横断面的水面和块码水位标尺。在该块码水位标尺上游侧的河岸上设置临时测速投光器a，在该块码水位标尺下游侧的河岸上设置临时测速投光器b，该些临时测速投光器a与临时测速投光器b之间为设定的距离。在临时测速投光器a上游侧的河岸上设置临时流速浮标投放器，在临时测速投光器b下游侧的河岸上安置有临时流速浮标收集器。（5）在每条监测河道段两侧河岸的低洼汇水处都安装地表径流检测装置，雨雪、泉眼等地表径流水经过该些地表径流检测装置再流入监测河道段。在每个监测点安装雨雪量、风速、风向、气温、气压、地表水分蒸渗等气象设备，该些气象设备常年使用。在每个监测点安置有光伏板，把光伏板的电缆与控制器联接，把控制器的电缆与摄像机、照明灯、地表径流检测装置、气象设备联接。（6）每个摄像机拍摄河道横断面和块码水位标尺的图像，测量监测河道断面河床形状，建立水位与水面宽度的关系，把这些地面实测的信息和数据传输给水文接收站。（7）由无人机、卫星对监测区域内每条中小河流地形、地貌、高程，以及河道、监测河道段的形状、宽度、纵坡等进行遥感探测，并把探测数据和遥感图像传输给水文接收站。水文接收站把地面实测河道、监测河道段的数据及图像，与无人机、卫星的探测数据和遥感图像进行标定。（8）中小河流进入汛期，每个监测点打开控制器、摄像机、照明灯、地表径流检测装置的开关，由摄像机对块码水位标尺进行拍摄，把河床横断面的水位、水面宽度的数据经控制器传输给水文接收站。（9）打开临时测速投光器a的电源，让按频率a闪烁的激光a扫射监测河道段4的水面。打开临时测速投光器b的电源，让按频率b闪烁的激光b扫射监测河道段的水面。由临时流速浮标投放器向监测河道段主流水面投放流速浮标，流速浮标顶部的发光变换指示器发出闪烁白光漂向下游；向下游漂流的流速浮标被按频率a闪烁的激光a照射到后，流速浮标发出到达临时测速投光器a位置的无线信号给控制器，并其的发光变换指示器的白光变为红光；继续向下游漂流的流速浮标被按频率b闪烁的激光b照射到后，流速浮标发出到达临时测速投光器b位置的无线信号给控制器，并其的发光变换指示器的红光变为黄光；接着向下游漂流的流速浮标被临时流速浮标收集器回收。控制器根据流速浮标从临时测速投光器a位置漂流至临时测速投光器b位置所用的时间，以及临时测速投光器a与临时测速投光器b之间的设定距离，得出流速浮标漂流的速度（即监测河道段水面的流速），把该监测河道段水面流速来验正设置河道糙率后采用《水力学》曼宁公式计算出监测河道段的流量。（10）无人机、卫星对监测区域内每条中小河流的地形、地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.中小河流洪水预报预警设施，其特征在于：在监测区域内每条所述中小河流（1）都有各自的监测河道段（4），该些监测河道段（4）均顺直、等断面、等纵坡、等糙率，该些监测河道段（4）中部的河岸上都设置有监测点；在所述监测点处监测河道段（4）横断面的河床（2）和两侧岸坡（3）面上有一条标尺基础（6），在该标尺基础（6）上标有块码水位标尺（7），该块码水位标尺（7）在斜坡上的尺寸是铅直设置块码水位标（7）尺寸的投影；在所述监测点一侧的河岸上安装有支架（10），在该支架（10）上安装有控制器（11）、照明灯(13)、摄像机(12)，该摄像机(12)镜头朝向河道水面(5)和所述块码水位标尺（7）；在该块码水位标尺（7）上游侧的河岸上设置有临时测速投光器a（14），在该块码水位标尺（7）下游侧的河岸上设置有临时测速投光器b（15），该些临时测速投光器a（14）与临时测速投光器b（15）之间为设定距离；在所述临时测速投光器a（14）上游侧的河岸上设置有临时流速浮标投放器（16），在所述临时测速投光器b（15）下游侧的河岸上安置有临时流速浮标收集器（17），所述临时流速浮标投放器（16）、临时流速浮标收集器（17）分别用于投放和回收流速浮标（18）；在所述监测点上安置有气象设备，所述气象设备包括雨雪量、风速、风向、气温、气压、地表水分蒸渗监测设备；在所述监测河道段（4）两侧河岸的低洼汇水处都安装有地表径流检测装置，雨雪、泉眼地表径流水经过该些地表径流检测装置再流入所述监测河道段（4）；在每个监测点安置有光伏板，光伏板的电缆与控制器（11）联接，控制器（11）的电缆与摄像机（12）、照明灯（13）、地表径流检测装置、气象设备联接。...

【技术特征摘要】
1.中小河流洪水预报预警设施，其特征在于：在监测区域内每条所述中小河流（1）都有各自的监测河道段（4），该些监测河道段（4）均顺直、等断面、等纵坡、等糙率，该些监测河道段（4）中部的河岸上都设置有监测点；在所述监测点处监测河道段（4）横断面的河床（2）和两侧岸坡（3）面上有一条标尺基础（6），在该标尺基础（6）上标有块码水位标尺（7），该块码水位标尺（7）在斜坡上的尺寸是铅直设置块码水位标（7）尺寸的投影；在所述监测点一侧的河岸上安装有支架（10），在该支架（10）上安装有控制器（11）、照明灯(13)、摄像机(12)，该摄像机(12)镜头朝向河道水面(5)和所述块码水位标尺（7）；在该块码水位标尺（7）上游侧的河岸上设置有临时测速投光器a（14），在该块码水位标尺（7）下游侧的河岸上设置有临时测速投光器b（15），该些临时测速投光器a（14）与临时测速投光器b（15）之间为设定距离；在所述临时测速投光器a（14）上游侧的河岸上设置有临时流速浮标投放器（16），在所述临时测速投光器b（15）下游侧的河岸上安置有临时流速浮标收集器（17），所述临时流速浮标投放器（16）、临时流速浮标收集器（17）分别用于投放和回收流速浮标（18）；在所述监测点上安置有气象设备，所述气象设备包括雨雪量、风速、风向、气温、气压、地表水分蒸渗监测设备；在所述监测河道段（4）两侧河岸的低洼汇水处都安装有地表径流检测装置，雨雪、泉眼地表径流水经过该些地表径流检测装置再流入所述监测河道段（4）；在每个监测点安置有光伏板，光伏板的电缆与控制器（11）联接，控制器（11）的电缆与摄像机（12）、照明灯（13）、地表径流检测装置、气象设备联接。2.根据权利要求1所述的中小河流洪水预报预警设施，其特征在于：所述的块码水位标尺（7）为带尺状，该块码水位标尺（7）由若干个读数单元（8）连接而成，该些读数单元（8）的读数值依次按低小高大的顺序编排；所述的块码水位标尺（7）铅直设置时，每个所述读数单元（8）为10厘米高，在每个所述读数单元（8）的左部有上下连接的两个“E”字，上部的“E”字为白底黑字，以及下部的“E”字为黑底白字，每个所述的“E”字的笔画都为1厘米宽；在每个所述读数单元（8）右部的上部是以米为单位的阿拉伯数字水位值，即XX.X；在每个所述读数单元（8）右部的中下部是所述水位值的块形码（9），该些块形码（9）为二进制码，该些块形码（9）的码块为方形，该些块形码（9）共有三行，每行有4个码块，第1行块形码（9）表示以米为单位的十位数水位，第2行块形码（9）表示以米为单位的个位数水位，第3行块形码（9）表示以分米为单位的水位，每行块形码（9）高度与其的间距相等，该些阿拉伯字和表示水位值的码块都为白底黑字，该些未表示水位值的码块都为白底白字，在所有所述读数单元（8）两侧都为等宽的白色条带。3.根据权利要求2所述的中小河流洪水预报预警设施，其特征在于：在块码水位标尺（7）所有所述读数单元（8）的黑字“E”的白底、白色的“E”字、块形码（9）的白色的码块上均涂有含碎玻璃末的涂料。4.根据权利要求1所述的中小河流洪水预报预警设施，其特征在于：所述临时测速投光器a（14）发射出按频率a闪烁的激光a，该激光a朝向所述块码水位标尺（7）上游侧河道横断面的水面（5）来回扫射；所述临时测速投光器b（15）发射出按频率b闪烁的激光b，该激光b朝向所述块码水位标尺（7）下游侧河道横断面的水面（5）来回扫射。5.根据权利要求1所述的中小河流洪水预报预警设施，其特征在于：所述流速浮标（18）外壳为圆球的形状，在该外壳的顶部有发光变换指示器和天线，在该外壳内有信号器、电池和配重，该外壳内为与外界密闭的空间；所述的发光变换指示器发出闪烁的白光，当发光变换指示器接受到所述临时测速投光器a（14）发出激光a后，该发光变换指示器便发出红光，并由天线发射出流速浮标（18）到达所述临时测速投光器a（14）位置的信号；当发光变换指示器接受到所述临时测速投光器b（15）发出激光b后，该发光变换指示器便发出黄光，并由天线发射出流速浮标（18）到达所述临时测速投光器b（15）位置的信号。6.一种基于权利要求1所述中小河流洪水预报预警设施的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在中小河流（1）的枯水期，对监测区域内的每条中小河流（1），采用无人机遥感探测并配合人工踏勘的方式选择出适宜的监测河道段（4）；（2）对每条监测河道段（4）进行顺直、等断面、等纵坡、等糙率的整治，在该些监测河道段（4）中部的河岸上设置监测点；在监测点安置雨雪量、风...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏一鸣，吕艳军，袁潇晨，余碧莹，唐葆君，金菊良，汪哲荪，尹志杰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11