一种淤地坝防洪预警方法与系统技术方案

一种淤地坝防洪预警方法，选取水文风险、运行风险和工程风险，构建淤地坝防洪风险评价体系；水文风险指标包括水面到坝顶的距离C1以及有无溢洪道C2；运行风险指标包括剩余淤积年限C3、剩余淤积库容C4以及有无防汛预案C5；工程风险指标包括基础防渗质量C6、坝体防渗质量C7、填筑质量C8、坝肩渗漏C9以及坝体及防渗体渗漏C

【技术实现步骤摘要】
一种淤地坝防洪预警方法与系统


[0001]本专利技术属于气象与地质灾害预警
，涉及降雨条件下的淤地坝防洪安全，特别涉及一种淤地坝防洪预警方法与系统。

技术介绍

[0002]淤地坝作为一种行之有效的水土保持工程措施，广泛分布在丘陵沟壑区，在控制沟道侵蚀、拦蓄泥沙、蓄水保土、改善生态环境等方面发挥了十分重要的作用。特别是在区域极端天气频发，暴雨事件概率增加的背景下，淤地坝抵御极端降雨洪涝灾害，减少沟道入黄泥沙，保障防洪安全方面的作用更加明显。
[0003]与此同时，面对洪水溃坝的威胁，为了保证淤地坝能够安全运行，现有技术对淤地坝的建设和管理给出了许多建议，然而，由于淤地坝的安全始终是相对的，不安全才是绝对的。因此，除了采取工程措施预防溃坝灾害发生，更应该及早做好相应的预警工作。经过调研，现有的淤地坝管理还存在信息化水平不高、预警机制不健全的问题。
[0004]传统的防洪预警手段，大多数在20世纪70
‑
80年建立，几乎都是依靠人工手段亲自测量各项指标，极大程度上影响到防洪预警危险评估的精确度。同时由于各地的地形错综复杂、水土条件不同，导致淤地坝防洪预测难以形成标准与规范，缺乏统一的管理，造成了资源浪费。
[0005]最新的一些防洪预警手段，初步建立了防洪预警的响应机制，但是仍有一些不足，主要是仅利用机器测量代替了人工测量，将统计的预警系统信息录入电脑中进行计算。但是，还是缺乏系统、科学的分析，难以建立一套高效、精确、可操作性高的防洪预警系统。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种淤地坝防洪预警方法与系统，以进一步提高淤地坝防洪预警的智能水平和可操作性。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种淤地坝防洪预警方法，包括如下步骤：
[0009]步骤1，选取水文风险、运行风险和工程风险，构建淤地坝防洪风险评价体系；所述水文风险的指标包括水面到坝顶的距离C1以及有无溢洪道C2；所述运行风险的指标包括剩余淤积年限C3、剩余淤积库容C4以及有无防汛预案C5；所述工程风险的指标包括基础防渗质量C6、坝体防渗质量C7、填筑质量C8、坝肩渗漏C9以及坝体及防渗体渗漏C
10
；
[0010]步骤2，获取淤地坝实时水位，以获取指标C1；
[0011]步骤3，确定各类所述指标的影响因子和划分防洪预警等级；所述影响因子，是所述指标对淤地坝防洪风险的影响大小；将所述影响因子通过加权、归一化得到综合防洪风险得分；确定防洪预警等级。
[0012]本专利技术还提供了一种淤地坝防洪预警系统，包括：
[0013]指标输入单元，所述指标包括水面到坝顶的距离C1、有无溢洪道C2、剩余淤积年限
C3、剩余淤积库容C4、有无防汛预案C5、基础防渗质量C6、坝体防渗质量C7、填筑质量C8、坝肩渗漏C9以及坝体及防渗体渗漏C
10
；
[0014]处理单元，获取淤地坝实时水位，以获取指标C1；确定各类指标的影响因子和划分防洪预警等级；所述影响因子，是所述指标对淤地坝防洪风险的影响大小；将所述影响因子通过加权、归一化得到综合防洪风险得分；确定防洪预警等级；
[0015]预警单元，根据所述防洪预警等级，输出不同的预警信号。
[0016]与现有方法相比，本专利技术的有益效果在于使淤地坝防洪预警的操作步骤清晰化，并提高了其智能化；此外，本专利技术给出一种在降雨条件下测算淤地坝实时水位的简化方法，有效提升淤地坝防洪预警的可操作性。
附图说明
[0017]图1是本专利技术流程示意图。
[0018]图2是本专利技术淤地坝防洪风险评价体系示意图。
[0019]图3是设有溢洪道的淤地坝出库洪量试算流程示意图。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0021]如前所述，目前的技术中，尚没有一种高效、精确、可操作性高的防洪预警系统。为此，本专利技术提供了一种淤地坝防洪预警方法，首先针对淤地坝的典型特征，应用层次分析法，选取主要的水文风险、运行风险和工程风险，构建预警模型的防洪风险评价指标体系，进而根据降雨数据和淤地坝工程参数得到淤地坝实时水位的简化计算方法，用于评价淤地坝的水文风险，最后在淤地坝水文风险、运行风险和工程风险评价的基础上得出淤地坝防洪预警等级，为保障淤地坝所处流域的安全提供现实参考。
[0022]如图1所示，本专利技术具体包括了如下步骤：
[0023]步骤1，结合所处地域淤地坝的特征，取水文风险、运行风险和工程风险，构建符合实际需求的淤地坝防洪风险评价体系(图1中虚线框内的部分)。
[0024]本专利技术淤地坝防洪风险评价体系通过分析影响淤地坝防洪风险的关键因素并应用层次分析法构建，具体地，水文风险的指标包括水面到坝顶的距离C1以及有无溢洪道C2。运行风险的指标包括剩余淤积年限C3、剩余淤积库容C4以及有无防汛预案C5。工程风险的指标包括基础防渗质量C6、坝体防渗质量C7、填筑质量C8、坝肩渗漏C9以及坝体及防渗体渗漏C
10
。
[0025]其中，C1通过测算得到，利用计算机获取降雨信息并推算，所述降雨信息是由水文站点自动采集并传输至计算机，具体将在步骤2中详述。
[0026]有无溢洪道C2、剩余淤积年限C3、剩余淤积库容C4以及有无防汛预案C5可通过淤地坝工程信息得到；C6～C
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可通过计算机或专家打分的方式得到，利用淤地坝信息管理系统搜集和维护。本专利技术将有无溢洪道C2和有无防汛预案C5的取值为0或9，0代表无，9代表有；其余指标则在0～9的取值区间内取值；各项指标的取值越大，表明该指标对防洪安全越不利。
[0027]如图2所示，本专利技术构建的淤地坝防洪风险评价体系共分三层：
[0028]目标层：淤地坝防洪风险，这是本专利技术的总目标。
[0029]中间层：将影响淤地坝防洪风险的关键因素按类别进行分解。本专利技术将其分解为水文风险、运行风险和工程风险；水文风险是指与淤地坝蓄排水有关的因素带来的风险；运行风险是指与淤地坝管护、运行相关的风险。工程风险是指与淤地坝工程质量有关的风险。
[0030]指标层：将影响淤地坝防洪风险的关键因素按上述类别进行分类，形成风险评价的关键指标。即前述的C1～C
10
。具体评价方式如表1所示：
[0031]表1淤地坝防洪风险关键指标评价方式
[0032]指标评价方法取值区间归一化水面或淤积面到坝顶的距离C1测算0～9距离
×
10/坝高有无溢洪道C2工程信息0或90
‑
有溢洪道，9
‑
无溢洪道剩余淤积年限C3工程信息0～9剩余年限
×
10/设计年限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种淤地坝防洪预警方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，选取水文风险、运行风险和工程风险，构建淤地坝防洪风险评价体系；所述水文风险的指标包括水面到坝顶的距离C1以及有无溢洪道C2；所述运行风险的指标包括剩余淤积年限C3、剩余淤积库容C4以及有无防汛预案C5；所述工程风险的指标包括基础防渗质量C6、坝体防渗质量C7、填筑质量C8、坝肩渗漏C9以及坝体及防渗体渗漏C
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；步骤2，获取淤地坝实时水位，以获取指标C1；步骤3，确定各类所述指标的影响因子和划分防洪预警等级；所述影响因子，是所述指标对淤地坝防洪风险的影响大小；将所述影响因子通过加权、归一化得到综合防洪风险得分；确定防洪预警等级。2.根据权利要求1所述淤地坝防洪预警方法，其特征在于，所述有无溢洪道C2、剩余淤积年限C3、剩余淤积库容C4以及有无防汛预案C5，通过淤地坝工程信息得到；所述工程风险的指标包括基础防渗质量C6、坝体防渗质量C7、填筑质量C8、坝肩渗漏C9以及坝体及防渗体渗漏C
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，通过淤地坝信息管理系统搜集得到；有无溢洪道C2和有无防汛预案C5的取值为0或9，0代表无，9代表有；其余指标在0～9的取值区间内取值；各项指标的取值越大，表明该指标对防洪安全越不利。3.根据权利要求1所述淤地坝防洪预警方法，其特征在于，所述淤地坝实时水位的获取方法包括：步骤2.1：入库洪量的计算所述入库洪量指降雨条件下淤地坝控制流域内产生并汇入淤地坝，从而引起淤地坝库内水位变化的泥沙和降水总量；入库洪量的计算过程如下：(1)入库水量的计算：入库水量由流域产流量和直接降雨量组成，直接降雨量是指库区水面直接接受的降雨量，忽略不计；流域产流量W
w
是指库区周边的产流量，使用下面的公式计算：R
n
＝P
×
β式中：R
n
为净雨量(mm)，A
c
为淤地坝控制面积(m2)，P为流域次降雨量(mm)，β为产流系数；(2)入库沙量的计算：入库沙量是随降雨及径流一起进入淤地坝的被侵蚀泥沙，入库沙量W
s
计算公式如下：W
s
＝A
c
Rθ式中：R为次降雨的侵蚀力((MJ
·
mm)/(hm2·
h))，θ为产沙因子，依据经验推算或直接设定为固定值；由此，得到降雨时段Δt内的入库洪量W
Δt_in
＝W
w
+W
s
；步骤2.2：出库洪量的计算淤地坝的泄流设施主要包括卧管、竖井和溢洪道，卧管、竖井的泄水量较小，忽略不计；对于设有溢洪道的淤地坝，采用试算法得到降雨时段末的出库洪量W
out
；步骤2.3：给定降雨条件下淤地坝实时水位的计算计算淤地坝实时库容，并结合水位
‑
库容曲线数据，得到淤地坝实时水位Z
t
。
4.根据权利要求3所述淤地坝防洪预警方法，其特征在于，所述步骤2.2，试算流程如下：(1)获取降雨时段初淤地坝库容W
t
，并假设降雨时段末水位Z
′
t+1
；(2)通过水位
‑
库容曲线由W
t
得到淤地坝实时水位Z
t
；(3)通过查泄流量关系图得到泄流量Q
t
和Q
t+1
，并计算平均泄流量计算公式为：(4)计算降雨时段Δt...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘广文，刘利民，王永生，许志伟，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：