一种河口湾潮流泥沙主通道划定方法技术

本发明专利技术涉及河口湾潮流泥沙模拟技术领域，尤其涉及一种河口湾潮流泥沙主通道划定方法。该方法包括以下步骤：获取河口湾水文数据并根据河口湾水文数据进行建模，从而构建初级河口湾二维泥沙数学模型；获取历史水文数据并利用历史水文数据进行深度计算，从而构建河口湾模型评估分类器；利用河口湾模型评估分类器对河口湾二维泥沙数学模型进行评估并修正，以生成次级河口湾二维泥沙数学模型；根据次级河口湾二维泥沙数学模型进行断面选择，从而获得选择断面数据，并根据选择断面数据进行断面数据获取，从而获得河口湾断面水文数据。本发明专利技术通过建立初级和次级数学模型以及利用历史水文数据进行评估和修正，可以提高划定结果的准确性和可靠性。和可靠性。和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种河口湾潮流泥沙主通道划定方法


[0001]本专利技术涉及河口湾潮流泥沙模拟
，尤其涉及一种河口湾潮流泥沙主通道划定方法。

技术介绍

[0002]潮流主通道是河口湾内船舶航行的主要通道，通常具有较宽的水域和较深的水深。了解和维护潮流主通道有助于确保船舶安全航行，降低船舶搁浅和碰撞事故的风险。人工智能(Artificial Intelligence，简称AI)是指让机器像人一样具有思维智能的技术和应用。人工智能包括了多个领域，利用大量数据和算法，帮助计算机模拟人类智力活动并实现自主决策和行动。未来人工智能的前景非常广阔。随着技术的不断发展和应用场景的不断拓展，人工智能将在各个领域中得到广泛应用。如何将人工智能与河口湾潮流泥沙主通道划分结合起来便成为了一个问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决上述技术问题，提出了一种河口湾潮流泥沙主通道划定方法，以解决至少一个上述技术问题。
[0004]本申请提供了一种河口湾潮流泥沙主通道划定方法，包括以下步骤：
[0005]步骤S1：获取河口湾水文数据并根据河口湾水文数据进行建模，从而构建初级河口湾二维泥沙数学模型；
[0006]步骤S2：获取历史水文数据并利用历史水文数据进行深度计算，从而构建河口湾模型评估分类器；
[0007]步骤S3：利用河口湾模型评估分类器对河口湾二维泥沙数学模型进行评估并修正，以生成次级河口湾二维泥沙数学模型；
[0008]步骤S4：根据次级河口湾二维泥沙数学模型进行断面选择，从而获得选择断面数据，并根据选择断面数据进行断面数据获取，从而获得河口湾断面水文数据，其中河口湾断面水文数据包括断面沿程单宽流速数据、断面水深数据以及断面含沙量数据；
[0009]步骤S5：对河口湾断面水文数据进行计算，从而获得断面沿程单宽流量数据以及断面沿程单宽流沙量数据；
[0010]步骤S6：根据断面沿程单宽流量数据以及断面沿程单宽流沙量数据进行均值计算，从而获得断面单宽流量均值数据以及断面单宽流沙量均值数据，并根据河口湾断面水文数据、断面单宽流量均值数据以及断面单宽流沙量均值数据进行差值计算并正值选取，从而获得较大单宽流量区位数据以及较大单宽流沙量区位数据；
[0011]步骤S7：分别对较大单宽流量区位数据以及较大单宽流沙量区位数据进行边线连接并在预设的电子地图上进行区域划分，从而获得河口湾潮流主通道以及河口湾输沙主通道。
[0012]本专利技术中利用二维泥沙数学模型，对河口湾内的水流和泥沙运移过程进行建模和
仿真分析，提高了模拟精度和可靠性，进而使得划定结果更加准确，通过收集历史水文数据，利用深度计算等方法，以评估初级数学模型的准确性并进行修正，提高了划定结果的可靠性和准确性，通过获取河口湾断面水文数据，进行单宽流量和单宽流沙量的计算，实现了对水流和泥沙输运的全面分析和研究，通过对断面数据进行均值计算和差值选取，获得了较大单宽流量和单宽流沙量区位数据，并将其在电子地图上进行区域划分，提供了更为直观清晰的通道位置和形状信息。
[0013]优选地，步骤S1具体为：
[0014]步骤S11：获取河口湾水文数据，其中河口湾水文数据包括河口湾地形数据、河口湾地貌数据、河口湾径流数据以及河口湾气象数据；
[0015]步骤S12：根据河口湾地形数据、河口湾地貌数据以及河口湾水文数据通过河口湾水文复杂度公式进行计算，从而获得河口湾水文复杂度；
[0016]其中河口湾水文复杂度公式具体为：
[0017][0018]C为河口湾水文复杂度，A为河口湾面积数据，B为河口湾河岸弯曲指数数据，为河口湾的周长，H为河口湾平均断面流量，V为河口湾平均深度，ΔH为河口湾水文数据的深度变化量，Δx为河口湾水文数据的深度变化量对应的平均距离，K1为河口湾深度变化程度的影响系数，K2为平均转向的影响系数，Δθ为河口湾中心线上平均转向变化量，K3为河床坡度变化量的影响系数，ΔS为河口湾中心线上河床坡度变化量，μ为河口湾水文复杂度的修正项。
[0019]步骤S13：根据河口湾水文复杂度通过预设的网格规则进行匹配选择，从而获得河口湾网格划分方式；
[0020]步骤S14：利用河口湾网格划分方式对河口湾水文数据进行网格划分，从而获得河口湾网格化模型；
[0021]步骤S15：利用河口湾水文数据中的河口湾水深数据、河口湾流速数据、河口湾流向数据以及河口湾泥沙浓度数据对河口湾网格化模型进行状态变量定义，从而获得河口湾状态模型；
[0022]步骤S16：根据河口湾状态模型通过时间补偿法进行水动力计算，从而获得河口湾适用水动力学方程，其中进行水动力计算为应用白塞尔曼公式和雅可比迭代法对流畅方程进行求解；
[0023]步骤S17：根据河口湾适用水动力学方程以及河口湾水文数据中的泥沙特性数据进行泥沙转移计算，从而获得泥沙转移过程数据，以构建初级河口湾二维泥沙数学模型。
[0024]本专利技术通过获取河口湾地形、地貌、径流以及气象的多种类型的水文数据，从而为后续的多维度深层次的数据处理做好数据准备工作，通过河口湾地形、地貌以及水文数据通过水文复杂度进行计算，从而为后续河口湾网格方式的选取提供参考意见，避免因为复杂度过小的情况选取过于精细的网格化方式导致的计算负荷过大的问题，或者复杂度大的河口湾采用简单的网格化的方式进行划分导致潜在的分析不足，降低数据结果的误差，将河口湾水文数据进行网格化模型的划分和定义，能够更好地描述和分析河口湾内水流和泥
沙运移过程，提高模拟精度和可靠性，时间补偿法能够有效地降低时间步长，增加计算点的数量，从而提高水动力学方程的计算精度和可靠性，使得计算结果更加准确，相比于其他常规数值计算方法，时间补偿法通过采用较小的时间步长，能够降低计算量，实现快速计算，节省了计算时间和成本。
[0025]本专利技术中利用了一种河口湾水文复杂度公式，该公式充分考虑了河口湾面积数据A、河口湾河岸弯曲指数数据B、河口湾的周长河口湾平均断面流量H、河口湾平均深度V、河口湾水文数据的深度变化量ΔH、河口湾水文数据的深度变化量对应的平均距离Δx、河口湾深度变化程度的影响系数K1、平均转向的影响系数K2、河口湾中心线上平均转向变化量Δθ、河床坡度变化量的影响系数K3、河口湾中心线上河床坡度变化量ΔS以及相互之间的作用关系，以形成函数关系河口湾面积数据A衡量河口湾的规模，对河口湾水文过程的影响程度具有指示作业，河口湾河岸弯曲指数数据B，反映河口湾河岸的弯曲程度，与水流的流向和速度分布相关，有助于评估水文过程中的流态特征，河口湾的周长表示河口湾的外形尺寸，与河口湾的交换能力及水文过程的复杂性有关，河口湾平均断面流量H，反映河口湾水流的流量情况，对河口湾的水文过程和水资源管理有重要意义，河口湾平均深度V，衡量河口湾的深度特征，与河口湾的水文过程和生态环境密切相关，河口湾水文数据的深度变化量ΔH，表示河口湾内部深度的变化情况，河口湾水文数据的深度变化量对应的平均距离Δx，反映河口湾内部深本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种河口湾潮流泥沙主通道划定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：获取河口湾水文数据并根据河口湾水文数据进行建模，从而构建初级河口湾二维泥沙数学模型；步骤S2：获取历史水文数据并利用历史水文数据进行深度计算，从而构建河口湾模型评估分类器；步骤S3：利用河口湾模型评估分类器对河口湾二维泥沙数学模型进行评估并修正，以生成次级河口湾二维泥沙数学模型；步骤S4：根据次级河口湾二维泥沙数学模型进行断面选择，从而获得选择断面数据，并根据选择断面数据进行断面数据获取，从而获得河口湾断面水文数据，其中河口湾断面水文数据包括断面沿程单宽流速数据、断面水深数据以及断面含沙量数据；步骤S5：对河口湾断面水文数据进行计算，从而获得断面沿程单宽流量数据以及断面沿程单宽流沙量数据；步骤S6：根据断面沿程单宽流量数据以及断面沿程单宽流沙量数据进行均值计算，从而获得断面单宽流量均值数据以及断面单宽流沙量均值数据，并根据河口湾断面水文数据、断面单宽流量均值数据以及断面单宽流沙量均值数据进行差值计算并正值选取，从而获得较大单宽流量区位数据以及较大单宽流沙量区位数据；步骤S7：分别对较大单宽流量区位数据以及较大单宽流沙量区位数据进行边线连接并在预设的电子地图上进行区域划分，从而获得河口湾潮流主通道以及河口湾输沙主通道。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1具体为：步骤S11：获取河口湾水文数据，其中河口湾水文数据包括河口湾地形数据、河口湾地貌数据、河口湾径流数据以及河口湾气象数据；步骤S12：根据河口湾地形数据、河口湾地貌数据以及河口湾水文数据通过河口湾水文复杂度公式进行计算，从而获得河口湾水文复杂度；其中河口湾水文复杂度公式具体为：C为河口湾水文复杂度，A为河口湾面积数据，B为河口湾河岸弯曲指数数据，为河口湾的周长，H为河口湾平均断面流量，V为河口湾平均深度，ΔH为河口湾水文数据的深度变化量，Δx为河口湾水文数据的深度变化量对应的平均距离，K1为河口湾深度变化程度的影响系数，K2为平均转向的影响系数，Δθ为河口湾中心线上平均转向变化量，K3为河床坡度变化量的影响系数，ΔS为河口湾中心线上河床坡度变化量，μ为河口湾水文复杂度的修正项；步骤S13：根据河口湾水文复杂度通过预设的网格规则进行匹配选择，从而获得河口湾网格划分方式；步骤S14：利用河口湾网格划分方式对河口湾水文数据进行网格划分，从而获得河口湾网格化模型；步骤S15：利用河口湾水文数据中的河口湾水深数据、河口湾流速数据、河口湾流向数据以及河口湾泥沙浓度数据对河口湾网格化模型进行状态变量定义，从而获得河口湾状态模型；
步骤S16：根据河口湾状态模型通过时间补偿法进行水动力计算，从而获得河口湾适用水动力学方程，其中进行水动力计算为应用白塞尔曼公式和雅可比迭代法对流畅方程进行求解；步骤S17：根据河口湾适用水动力学方程以及河口湾水文数据中的泥沙特性数据进行泥沙转移计算，从而获得泥沙转移过程数据，以构建初级河口湾二维泥沙数学模型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中历史水文数据包括河口湾水文图像数据以及河口湾历史水文数据，步骤S2中获取历史水文数据并利用历史水文数据进行深度计算，从而构建河口湾模型评估分类器具体为：根据河口湾水文图像数据进行时序提取，从而获得河口湾水文时序图像数据；依次对河口湾水文时序图像数据的水文时序图像数据进行波纹特征提取，从而获得波纹特征数据；根据水文时序图像数据的波纹特征数据以及对应的下一个的水文时序图像数据的波纹特征数据进行误差关联，从而获得关联波纹特征数据；根据关联波纹特征数据通过关联波纹计算公式进行计算，从而获得历史流速数据；其中关联波纹计算公式具体为：V
W
为历史流速数据，N为数据总数数据，为第i+1个关联波纹特征数据的权重系数，q
i+1
为第i+1个关联波纹特征数据，为第i个关联波纹特征数据的权重系数，q
i
为第i个关联波纹特征数据，p为根据关联波纹以及河口湾水深数据生成调整系数，r为周期项，h为相位系数，z为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘培，黄鹏飞，傅学诚，魏乾坤，许劼婧，刘志成，
申请(专利权)人：珠江水利委员会珠江水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：