一种强冲刷条件下河道平滩水位快速计算方法技术

本申请涉及一种强冲刷条件下河道平滩水位快速计算方法，包括以下步骤：步骤1.收集整理目标河段近5年来的水位与河床断面观测数据基础资料；步骤2.依据目标河段河势特点及水位变化比降，将目标河段划分为多段特点一致的子河段；步骤3.分别选取各子河段典型断面，分段统计各段滩唇高程；步骤4.统计分析各子河段内近5年月平均水位；步骤5.对比分析各子河段滩唇高程与近5年各站月均水位的关联性，选定某一特征月均水位作为平滩水位，进而快速计算目标河段沿程平滩水位。本申请通过比较容易获取的水文站水位数据，建立能准确识别平滩水位的快速计算方法，大大减少工作量。大大减少工作量。大大减少工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种强冲刷条件下河道平滩水位快速计算方法


[0001]本申请涉及水利工程
，特别是一种强冲刷条件下河道平滩水位快速计算方法。

技术介绍

[0002]平滩水位是指与河漫滩滩面齐平的一种河道特征水位值。一般认为，平滩水位条件下，水流动力较大且均集中于河槽之中，对河槽的塑造力度最大，因此一般也认为平滩水位对应的流量等同于河道的造床流量。故平滩水位的确定在河道演变研究领域和工程实践中均具有十分重要的地位。
[0003]三峡水库蓄水以来，长江中下游河道冲刷剧烈，尤其是长江中游荆江河段，河床窄深化发展特征显著，深槽不断冲刷掏深，同流量下水位持续下降；另一方面，受长江中下游河道整治与守护工程影响，河道边界固化，河床冲淤演变的自然规律被打破，水沙条件对滩槽形态的塑造作用不能充分体现。因此确定强冲刷河段的平滩水位，一方面需考虑平滩水位的固有内涵，即与河漫滩滩面齐平的水位高程；另一方面，需考虑河道剧烈冲刷与守护工程双重影响下水流造床作用的变化机理以及河床演变的滞后效应(河床冲淤变化总是滞后于水沙条件改变)。
[0004]目前对于平滩水位的确定，主要有以下几种途径：其一是通过野外实地查勘，通过观测河岸地形变化、岸坡植被分布等实地资料，直观判断平滩水位位置；其二是基于河道横断面资料，分析横断面形态变化，找出河槽向河漫滩过渡的关键转折位置，进而确定平滩水位高程，此类方法可进一步细分为实测断面直观判别法、断面宽深比极值法、槽蓄量与水位关系导数法等。对于前一种方法，主观判断性较强，对野外查勘经验要求较高；对于后一种方法，平滩水位的确定对横断面选取的代表性依赖较大，多长河段而言工作量较大，在实际操作中往往存在诸多不便。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的在于提供一种强冲刷条件下河道平滩水位快速计算方法，一方面充分考虑了平滩水位的内在含义和强冲刷河段河床演变的滞后效应，另一方面，通过相对容易获取的水文资料来推算河道平滩水位，降低了判断的主观性，工作量也大大降低，在长、中、短河段等各尺度条件下均充分适用。
[0006]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0007]本申请实施例提供一种强冲刷条件下河道平滩水位快速计算方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1.收集整理目标河段近5年来的水位与河床断面观测数据基础资料；
[0009]步骤2.依据目标河段河势特点及水位变化比降，将目标河段划分为多段特点一致的子河段；
[0010]步骤3.分别选取各子河段典型断面，分段统计各段滩唇高程Z1i；
[0011]步骤4.统计分析各子河段内近5年月平均水位，分别计算最高月均水位近5年均值Z2i、最高2个月月均水位近5年均值Z3i、最高3个月月均水位近5年均值Z4i；
[0012]步骤5.对比分析各子河段滩唇高程Z1i与近5年各站月均水位的关联性，选定某一特征月均水位作为平滩水位，进而快速计算目标河段沿程平滩水位。
[0013]所述步骤2的实现方式如下：
[0014]步骤21.依据目标河段河势特点，从平面形态上划分为顺直河段、弯曲河段、单一河段、分汊河段，从断面形态上划分为宽浅河段、窄深河段、规则河段、复式河段；
[0015]步骤22.分析目标河段的水位比降特点，若河段内水位比降较快或水位比降有明显转折节点，则加密分段数量；若水位比降较缓，则分段数量减少；
[0016]步骤23.综合考虑河势特点和水位比降特点，将目标河段划分成数段子河段，确保各子河段内河势特点单一明确，上下游水位变幅在
±
2.0m以内。
[0017]所述步骤3的实现方式如下：
[0018]步骤31.根据各子河段特点，选取子河段内具有代表性的3～5处典型断面，绘制最新测次河床断面形态，确定滩唇位置高程，即为河槽边坡与河漫滩前沿相交处的高程；
[0019]步骤32.将各典型断面的滩唇高程取平均值，统计得到子河段的平均滩唇高程，即
[0020]所述步骤4的实现方式如下：
[0021]步骤41.依据目标河段水位监测站分布特点，确定每一子河段的控制水位站，无控制水位站的，采用上下游水文站水位数据根据水位比降进行插值确定；
[0022]步骤42.分别计算各子河段最高月均水位近5年均值Z2i、最高2个月月均水位近5年均值Z3i、最高3个月月均水位近5年均值Z4i。
[0023]所述步骤5的实现方式如下：
[0024]步骤51.将子河段的平均滩唇高程Z1i分别与Z2i、Z3i、Z4i进行比较，选取与滩唇高程最接近的月均水位值，即子河段最高N个月月均水位近5年均值近似作为该子河段的平滩水位；
[0025]步骤52.统计目标河段全部子河段的特征月数N，选取采用较多的特征月数作为目标河段的整体特征月数；
[0026]步骤53.基于得到的目标河段最高N个月月均水位近5年均值近似等于平滩水位的替换关系，今后可采用实测或插值得到的水位数据快速确定目标河段沿程任意位置平滩水位。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：一方面充分考虑了平滩水位的内在含义和强冲刷河段河床演变的滞后效应，另一方面，通过相对容易获取的水文资料来推算河道平滩水位，降低了判断的主观性，工作量也大大降低，在长、中、短河段等各尺度条件下均充分适用。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使
用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0029]图1为本专利技术实施的计算流程图。
[0030]图2为荆江河段划分及主要控制性水位站分布情况。
[0031]图3为沙市河段典型断面示意图。
[0032]图4为石首河段典型断面示意图。
[0033]图5为各子河段滩唇平均高程与月平均水位对比情况表。
具体实施方式
[0034]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0035]术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0036]术语“第一”、“第二”等仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为要求或者暗示这些实体或操作之间存在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强冲刷条件下河道平滩水位快速计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.收集整理目标河段近5年来的水位与河床断面观测数据基础资料；步骤2.依据目标河段河势特点及水位变化比降，将目标河段划分为多段特点一致的子河段；步骤3.分别选取各子河段典型断面，分段统计各段滩唇高程Z1i；步骤4.统计分析各子河段内近5年月平均水位，分别计算最高月均水位近5年均值Z2i、最高2个月月均水位近5年均值Z3i、最高3个月月均水位近5年均值Z4i；步骤5.对比分析各子河段滩唇高程Z1i与近5年各站月均水位的关联性，选定某一特征月均水位作为平滩水位，进而快速计算目标河段沿程平滩水位。2.根据权利要求1所述的一种强冲刷条件下河道平滩水位快速计算方法，其特征在于，所述步骤2的实现方式如下：步骤21.依据目标河段河势特点，从平面形态上划分为顺直河段、弯曲河段、单一河段、分汊河段，从断面形态上划分为宽浅河段、窄深河段、规则河段、复式河段；步骤22.分析目标河段的水位比降特点，若河段内水位比降较快或水位比降有明显转折节点，则加密分段数量；若水位比降较缓，则分段数量减少；步骤23.综合考虑河势特点和水位比降特点，将目标河段划分成数段子河段，确保各子河段内河势特点单一明确，上下游水位变幅在
±
2.0m以内。3.根据权利要求1所述的强一种冲刷条件下河道平滩水位快速计算方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成刚，张潮，袁晶，朱玲玲，余可文，童辉，董炳江，原松，李思璇，元浩，李圣伟，陈柯兵，
申请(专利权)人：长江水利委员会水文局，
类型：发明
国别省市：