冲积河流的冲刷重心的识别方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供冲积河流的冲刷重心的识别方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：获取待研究河段在所有目标年份内的各断面的形态特征量；基于各断面的形态特征量，确定各断面的特征高程；基于各断面的特征高程以及待研究河段的各断面的平面形态，将待研究河段划分成多个子河段，并分别计算每个子河段在所有目标年份内分别对应的单位河长冲淤量；基于所有子河段在所有目标年份内分别对应的单位河长冲淤量，确定每个子河段在目标年份内的冲淤等级；对冲淤等级最高的河段所在的位置进行时空聚类分析，确定待研究河段在待研究时段内的冲刷重心的时空分布。本发明专利技术可以准确地确定冲刷重心的位置。心的位置。心的位置。

【技术实现步骤摘要】
冲积河流的冲刷重心的识别方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及河床演变
，尤其涉及冲积河流的冲刷重心的识别方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]冲积河流作为自然界输移水沙的主要通道，其具有自身的平衡属性。当受到自然或人为因素的干扰时，河道会从平衡态转变为非平衡态，并自动向干扰后的新平衡状态调整。
[0003]在冲积河流上修建水库后，不仅会改变下游河道的来水来沙条件，而且还会导致坝下游河流进入河床再造过程。尤其在水库运用初期，大部分坝下游河流将发生自上而下的普遍冲刷，坝下游河段的冲淤调整是大坝修建后最迅速、最直观的变化。河道冲刷的历时、强度以及空间分布主要受到水库运行方式以及当地地形地质等各种综合因素的影响。尽管最大的冲刷位置通常靠近坝下游，但冲刷速率最大的位置会随着时间和空间变化，且冲刷最强的位置具有随时间向下游迁移的趋势。
[0004]然而，虽然河床冲刷速率通常与水流含沙量恢复程度以及河床的粗化程度呈正相关关系，但是，冲积河流在受到扰动后冲刷重心的位置可能向下游迁移，也可能在上、下游河道之间摆动，如何准确地确定冲刷重心的位置，成为目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种冲积河流的冲刷重心的识别方法、装置、设备及存储介质，以解决目前无法准确地确定冲刷重心的位置的问题。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种冲积河流的冲刷重心的识别方法，包括：获取待研究河段在所有目标年份内的各断面的形态特征量，其中，形态特征量包括各断面的河底高程和各断面距离大坝的位置，目标年份为待研究时段内的任意一个年份；基于各断面的形态特征量，确定各断面的特征高程；基于各断面的特征高程以及待研究河段的各断面的平面形态，将待研究河段划分成多个子河段，并分别计算每个子河段在所有目标年份内分别对应的单位河长冲淤量；基于所有子河段在所有目标年份内分别对应的单位河长冲淤量，确定每个子河段在目标年份内的冲淤等级；对冲淤等级最高的河段所在的位置进行时空聚类分析，确定待研究河段在待研究时段内的冲刷重心的时空分布。在一种可能的实现方式中，基于各断面的特征高程以及待研究河段的各断面的平面形态，将待研究河段划分成多个子河段，并分别计算每个子河段在所有目标年份内分别对应的单位河长冲淤量，包括：基于待研究河段的各断面的特征高程，确定各断面的断面面积和各断面的面积变
化量；基于待研究河段的河道曲率和各断面的断面分布，将待研究河段分成多个子河段，其中，每个子河段包括多个小河段；基于每个子河段在目标年份对应的每个小河段的起止断面面积的变化量、以及每个子河段中的每个小河段的长度，确定每个子河段在所有目标年份内分别对应的单位河长冲淤量。在一种可能的实现方式中，每个小河段在第m年对应的起止断面面积的变化量
△
A
m
为：
△
A
m
=（
△
A
m1
+
△
A
m2
）/2；每个小河段在第m年对应的起始断面的断面面积的变化量
△
A
m1
为：
△
A
m1
=A
m1
‑
A
(m
‑
1)1
；每个小河段在第m年对应的终止断面的断面面积的变化量
△
A
m2
为：
△
A
m2
=A
m2
‑
A
(m
‑
1)2
；第j个子河段在第m年对应的单位河长冲淤量
△
V
jm
为：
△
V
jm
=；其中，
△
A
mi
为第j个子河段内的第i个小河段在第m年对应的起止断面面积的变化量，i为正整数，k为第j个子河段总共包括k个小河段，l
i
为第i个小河段的河长，A
m1
为第m年该小河段的起始断面的断面面积，A
（m
‑
1）1
为第m
‑
1年该小河段的起始断面的断面面积，A
m2
为第m年该小河段的终止断面的断面面积，A
（m
‑
1）2
为第m
‑
1年该小河段的终止断面的断面面积。在一种可能的实现方式中，基于所有子河段在所有目标年份内分别对应的单位河长冲淤量，确定每个子河段在目标年份内的冲淤等级，包括：对所有子河段在所有目标年份内分别对应的单位河长冲淤量的绝对值进行排序，并将绝对值小于预设阈值的数据确定为等级0；基于除去等级0外的其余数据的出现频率，将其余数据按照出现频率分为多个不同的等级；基于每个子河段在目标年份对应的单位河长冲淤量所对应的等级、以及该子河段在该年份对应的单位河长冲淤量的正负，确定该子河段在该年份的冲淤等级，其中，冲淤等级包括正等级和负等级，负等级为该子河段在目标年份受到冲刷；根据所有子河段在所有目标年份的冲淤等级，绘制待研究河段的冲淤等级时空矩阵，其中，冲淤等级时空矩阵的横坐标为年份，纵坐标为待研究河段的位置。
[0007]在一种可能的实现方式中，对冲淤等级最高的河段进行时空聚类分析，确定待研究河段在待研究时段内的冲刷重心的时空分布，包括：对所有处于最高负等级的数据进行时空聚类分析，确定待研究河段在待研究时段内的冲刷重心的时空分布。
[0008]在一种可能的实现方式中，对所有处于最高负等级的数据进行时空聚类分析，确定待研究河段在待研究时段内的冲刷重心的时空分布，包括：基于所有处于最高负等级的数据的个数，以及肘部法则，确定聚类中心数量K值；基于聚类中心数量K值，对所有处于最高负等级的数据多次进行时空聚类分析，得
到多组聚类中心，并将多组聚类中心绘制在冲淤等级时空矩阵上；聚类中心的坐标为待研究河段在待研究时段内的冲刷重心的时空分布。
[0009]在一种可能的实现方式中，冲淤等级包括0级、+1级、
‑
1级、+2级、
‑
2级、+3级、
‑
3级、+4级和
‑
4级。
[0010]第二方面，本专利技术实施例提供了一种冲积河流的冲刷重心的识别装置，包括：获取模块，用于获取待研究河段在所有目标年份内的各断面的形态特征量，其中，形态特征量包括各断面的河底高程和各断面距离大坝的位置，目标年份为待研究时段内的任意一个年份；确定高程模块，用于基于各断面的形态特征量，确定各断面的特征高程；分段计算模块，用于基于各断面的特征高程以及待研究河段的平面形态，将待研究河段划分成多个子河段，并分别计算每个子河段在所有目标年份内分别对应的单位河长冲淤量；确定等级模块，用于基于所有子河段在所有目标年份内分别对应的单位河长冲淤量，确定每个子河段在目标年份内的冲淤等级；确定分布模块，用于对冲淤等级最高的河段本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冲积河流的冲刷重心的识别方法，其特征在于，包括：获取待研究河段在所有目标年份内的各断面的形态特征量，其中，所述形态特征量包括各断面的河底高程和各断面距离大坝的位置，所述目标年份为待研究时段内的任意一个年份；基于所述各断面的形态特征量，确定各断面的特征高程；基于所述各断面的特征高程以及所述待研究河段的各断面的平面形态，将所述待研究河段划分成多个子河段，并分别计算每个子河段在所有目标年份内分别对应的单位河长冲淤量；基于所有子河段在所有目标年份内分别对应的单位河长冲淤量，确定所述每个子河段在目标年份内的冲淤等级；对冲淤等级最高的河段所在的位置进行时空聚类分析，确定所述待研究河段在待研究时段内的冲刷重心的时空分布。2.如权利要求1所述的识别方法，其特征在于，所述基于所述各断面的特征高程以及所述待研究河段的各断面的平面形态，将所述待研究河段划分成多个子河段，并分别计算每个子河段在所有目标年份内分别对应的单位河长冲淤量，包括：基于所述待研究河段的各断面的特征高程，确定各断面的断面面积和各断面的面积变化量；基于所述待研究河段的河道曲率和各断面的断面分布，将所述待研究河段分成多个子河段，其中，每个子河段包括多个小河段；基于所述每个子河段在目标年份对应的每个小河段的起止断面面积的变化量、以及所述每个子河段中的每个小河段的长度，确定每个子河段在所有目标年份内分别对应的单位河长冲淤量。3.如权利要求2所述的识别方法，其特征在于，所述每个小河段在第m年对应的起止断面面积的变化量
△
A
m
为：
△
A
m
=（
△
A
m1
+
△
A
m2
）/2；所述每个小河段在第m年对应的起始断面的断面面积的变化量
△
A
m1
为：
△
A
m1
=A
m1
‑
A
(m
‑
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；所述每个小河段在第m年对应的终止断面的断面面积的变化量
△
A
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为：
△
A
m2
=A
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‑
A
(m
‑
1)2
；第j个子河段在第m年对应的单位河长冲淤量
△
V
jm
为：
△
V
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=；其中，
△
A
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为第j个子河段内的第i个小河段在第m年对应的起止断面面积的变化量，i为正整数，k为第j个子河段总共包括k个小河段，l
i
为第i个小河段的河长，A
m1
为第m年该小河段的起始断面的断面面积，A
（m
‑
1）1
为第m
‑
1年该小河段的起始断面的断面面积，A
m2
为第m年该小河段的终止...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑珊，谈广鸣，何娟，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：