【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及公路边坡生态工程领域，尤其涉及一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法。
技术介绍
1、在当前的公路边坡地表排水系统设计中，主要采用人工设计方法，如排水沟和排水管道，然而，这种设计方式存在一定的主观性，往往较少考虑地表径流的自然流量及其流向。这可能导致排水系统的不充分或不适应于现实的自然环境条件，而且这些设施在维护成本高、易损坏和对环境造成负面影响等方面存在局限性。传统的人工排水设施在设计中往往忽视了对生态系统的影响。
2、公开号为cn117144824a的中国专利技术，公开了一种高速公路改扩建边坡用防护装置及施工方法，涉及建筑施工防护领域，其技术方案要点是：包括一级围挡机构和二级围挡机构，一级围挡机构设置在应急车道的一侧，每级边坡的顶部平台上均设置有二级围挡机构，一级围挡机构包括固定在地面上的若干根工字钢以及设置在每相邻两根工字钢之间的挡板，挡板设置为两个，两个挡板之间设置有囊体，囊体上设置有与其内部连通的气嘴，两个挡板、相邻的两个工字钢与地面之间围成有用于填充吸能填料的填料腔，工字钢上靠近边坡的一侧设置有缓冲导向组件。该专利的方案并没有考虑地表径流的自然流量和流向。
3、公开号为cn113356236a的中国专利技术，涉及一种公路边坡长效排水系统及施工方法，属于公路边坡施工
，其主要方案包括：边坡本体；一端插入边坡本体内、另一端从边坡本体斜面露出的且外壁开设有多个渗水口的多个金属插管；沿边坡本体斜面倾斜设置的且管身与金属插管端部相连通的排水管；设于金属插管内用于将金属插管内的
4、因此，有必要对公路边坡地表排水系统进行技术改进，以更加科学和客观地考虑地表径流的自然流量和流向。这将有助于提高排水系统的效能和可靠性，减少因排水不畅引发的道路损坏和交通事故风险。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，可依据地形的实际情况从水文分析方面模拟边坡表面水系，选取能自然解决公路边坡排水系统的具体位置，为解决传统人工设计方法存在的一些问题提供科学依据。
2、为了实现上述的技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、本专利技术提供了一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，包括如下步骤：
4、步骤1、通过地理空间数据云，获取待分析公路区域的dem数据；
5、步骤2、检查所述dem数据包含的地形是否存在洼地，若存在，则进行填洼，生成无洼地的dem数据；
6、步骤3、对所述无洼地的dem数据进行水流流向分析，获取流向栅格；
7、步骤4、利用所述流向栅格计算水流的流水累积量栅格；
8、步骤5、将所述流水累积量栅格进行赋值，进而获取河流网络栅格；
9、步骤6、根据所述河流网络栅格提取河流网络矢量数据；
10、步骤7、将所述流向栅格进行流域分析得到流域栅格；
11、步骤8、结合步骤2-步骤7的各项数据模拟边坡表面水系，确定出最佳的边坡排水路线。
12、进一步的，所述步骤2具体包括：
13、步骤21、检查所述dem数据包含的地形；
14、步骤22、判断所有地形中是否存在洼地，若存在，则运用arc-gis软件中的填洼功能来填充dem数据中表面栅格的缺陷区域以修复dem数据中的洼地缺陷，生成无洼地的dem数据，进入步骤3；若不存在，则直接进入步骤3。
15、进一步的，所述步骤3具体包括：
16、步骤31、将所述无洼地的dem数据导入到arc-gis软件中；
17、步骤32、在arc-gis软件中运用空间分析工具将所述待分析公路区域划分为栅格单元，每个所述栅格单元作为一个像元；
18、步骤33、将位于中心位置的栅格单元确定为中心栅格，与所述中心栅格相邻的栅格单元为领域栅格；
19、步骤34、计算所述中心栅格到领域栅格的最大距离权落差；
20、步骤35、若所述最大距离权落差为正数，则流向为中心栅格流出至领域栅格；若所述最大距离权落差为负数，则流向为领域栅格流入至中心栅格；
21、步骤36、根据流向确定每个像元流出的方向，从而获取流向栅格。
22、进一步的，所述步骤4具体为：
23、运用arc-gis软件中的空间分析工具的流向建模算法，利用获取流向栅格计算出每一个栅格在水流方向上累积的栅格数，得到水流的流水累积量栅格；所述水流的流水累积量栅格是表示每个像元累积流量的栅格，由流入每个下坡像元的所有像元的累积权重决定。
24、进一步的，所述流向建模算法包括d8算法、多流向算法和dinf流量法中的至少一种。
25、进一步的，所述步骤5具体包括：
26、步骤51、运用arc-gis软件中的栅格计算器将流水累积量栅格中栅格单元的数值大于设定值的栅格单元赋值为1，赋值为1的栅格单元设定为河流，不大于设定值的栅格单元设定为无数据；
27、步骤52、根据赋值为1的栅格单元对河流网络进行分析和提取；
28、步骤53、根据分析和提取的结果获取河流网络栅格。
29、进一步的，所述步骤6中提取河流网络矢量数据，具体为：在提取河流网络矢量数据过程中，根据所述河流网络矢量数据将生成对应的标记，所述标记包括arcid字段、grid-code字段、from-node字段和to-node字段；所述arcid字段记录的是元素网格的id，所述grid-code字段记录的是河流唯一的id，所述from-node字段和to-node字段记录的是河段从哪个流向栅格流向下一个流向栅格。
30、进一步的，所述步骤6之后还包括：将所述河流网络矢量数据进行平滑处理；具体为：打开编辑器进行操作，并确保目标图层为河流网络图层，在进行平滑处理时，设置对话框中输入允许的最大偏移量为4。
31、进一步的，所述步骤7中流域分析是通过识别流向栅格中盆地间的山脊线，在分析窗口中描绘流域盆地；具体包括：
32、步骤71、通过分析流向栅格，找出属于同一流域盆地的所有已连接像元组；
33、步骤72、通过所有已连接像元组定位出分析窗口边缘的倾泻点；
34、步骤73、识别每个倾泻点上的汇流区域，所述汇流区域用于确定每个倾泻点所在的盆地间的山脊线，并通过所述汇流区域在分析窗口中描绘流域盆地，得到流域栅格；
35、步骤74、将所述流域栅格转换成矢量图层。
36、进一步的，所述步骤8具体包括：
37、步骤81、采用arc-gis软件，并根据dem数据填洼、水流流向分析、流水累积量栅格计算、河流网络栅格获取、河流网络矢量数据提取和流域分析过程中所获取的处理数据模拟出边坡表面水系；
38、步骤82、通过边坡地表高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：
3.如权利要求1所述的一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：
4.如权利要求1所述的一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，所述步骤4具体为：
5.如权利要求4所述的一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，所述流向建模算法包括D8算法、多流向算法和Dinf流量法中的至少一种。
6.如权利要求1所述的一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，所述步骤5具体包括：
7.如权利要求1所述的一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，所述步骤6中提取河流网络矢量数据，具体为：在提取河流网络矢量数据过程中，根据所述河流网络矢量数据将生成对应的标记，所述标记包括arcid字段、grid-code字段、from-node字段和t
8.如权利要求1所述的一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，所述步骤6之后还包括：将所述河流网络矢量数据进行平滑处理；具体为：打开编辑器进行操作，并确保目标图层为河流网络图层，在进行平滑处理时，设置对话框中输入允许的最大偏移量为4。
9.如权利要求1所述的一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，所述步骤7中流域分析是通过识别流向栅格中盆地间的山脊线，在分析窗口中描绘流域盆地；具体包括：
10.如权利要求1所述的一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，所述步骤8具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：
3.如权利要求1所述的一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：
4.如权利要求1所述的一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，所述步骤4具体为：
5.如权利要求4所述的一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，所述流向建模算法包括d8算法、多流向算法和dinf流量法中的至少一种。
6.如权利要求1所述的一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，所述步骤5具体包括：
7.如权利要求1所述的一种基于自然解决方案的公路边坡排水系统设计方法，其特征在于，所述步骤6中提取河流网络矢量数据，具体为：在提取河流网络矢量数据过程中，根据所述河流...
【专利技术属性】
技术研发人员：蓝俊杰，胡喜生，巫志龙，林森，王占永，张兰怡，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：
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