CN108984921B - 一种结合地下水入渗的河道水位流量计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种结合地下水入渗的河道水位流量计算方法及装置，其中所述方法包括：确定河道中的各计算断面；采集各所述计算断面对应的断面参数；将各所述计算断面对应的断面参数输入预设计算模型中，得到各所述计算断面在预设时刻的水位流量信息；基于各所述计算断面在预设时刻的水位流量信息，计算所述河道的水位流量。通过本发明实施例提供的计算方法，在圣维南方程组基础上，将地下水入渗从旁侧入流中分离单独考虑，一方面从物理机制上反映河道水流与地下水之间的互动关系，通过增加地下水入渗项能够进一步提高模拟结果的精度；另一方面模拟计算中所需的参数易于采集使得该方法易于实现与应用。

Description

一种结合地下水入渗的河道水位流量计算方法及装置

技术领域

本发明涉及水动力学技术领域，特别是涉及一种结合地下水入渗的河道水位流量计算方法及装置。

背景技术

目前圣维南方程组广泛应用于河道水流模拟中，模拟过程中通常不单独考虑地下水入渗项，而将其作为旁侧入流进行计算，这样一方面忽略了地下水入渗的物理机制，难以反映河道水流与地下水二者互动关系；另一方面对于地下水入渗活跃或是洪水较小的河段模拟效果不佳。而事实上近些年来，剧烈人类活动使流域下垫面条件发生较大变化，河道水流行为也随之变化，为更好进行河道水流模拟，有些情况地下水入渗是不能忽略的，如华北地区由于地下水超采使得地下水位下降，加之年降水量较少，季节性河流众多，忽略地下水入渗将影响水流模拟效果，甚至造成失真现象。因此，目前迫切需要本领域技术人员提供一种考虑地下水入渗的河道水位流量计算方法。

目前，对传统的水动力学模型及其耦合的研究较多，但考虑地下水入渗的情况并不是很多。国内一般基于霍顿下渗公式与马斯京跟法或圣维南方程组耦合，该种方法虽然易于实现与应用，但霍顿公式是经验性的，因此耦合模型物理机制较弱，且由于稳渗率较难获取，应用效果还有待进一步提高。

综上现有技术存在如下缺陷：

缺陷一、传统的圣维南方程组将地下水入渗项作为旁侧入流计算，难以从物理机制上反映地表水与地下水的互动关系；

缺陷二、基于霍顿下渗公式与马斯京跟法或圣维南方程组耦合，易于实现与应用，但由于霍顿公式是经验性的，因此耦合模型物理机制较弱，且由于稳渗率较难获取，因此应用效果还有待进一步提高。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种结合地下水入渗的河道水位流量计算方法及装置。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种结合地下水入渗的河道水位流量计算方法，所述方法包括：确定河道中的各计算断面；采集各所述计算断面对应的断面参数；将各所述计算断面对应的断面参数输入预设计算模型中，得到各所述计算断面在预设时刻的水位流量信息；其中，所述预设计算模型为基于圣维南方程组与地下水入渗项结合组成的目标方程组经差分离散化后组成的河段线性方程组训练而成；基于各所述计算断面在预设时刻的水位流量信息，计算所述河道的水位流量。为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种结合地下水入渗的河道水位流量计算装置，其中，所述装置包括：第一确定模块，用于确定河道中的各计算断面；采集模块，用于采集各所述计算断面对应的断面参数；计算模块，用于将各计算断面对应的断面参数输入预设计算模型中，得到各所述计算断面在预设时刻的水位流量信息；其中，所述预设计算模型为基于圣维南方程组与地下水入渗项结合组成的目标方程组经差分离散化后组成的河段线性方程组训练而成；第二确定模块，用于基于各所述计算断面在预设时刻的水位流量信息，计算所述河道的水位流量。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种终端设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的结合地下水入渗的河道水位流量计算程序，所述结合地下水入渗的河道水位流量计算程序被所述处理器执行时实现本发明中所述的任意一种结合地下水入渗的河道水位流量计算方法的步骤。

本发明实施例提供的结合地下水入渗的河道水位流量计算方案，在圣维南方程组基础上，将地下水入渗从旁侧入流中分离单独考虑，一方面从物理机制上反映河道水流与地下水之间的互动关系，通过增加地下水入渗项能够进一步提高模拟结果的精度；另一方面模拟计算中所需的参数易于采集使得该方法易于实现与应用。

附图说明

图1是根据本发明实施例一的一种结合地下水入渗的河道水位流量计算方法的步骤流程图；

图2是根据本发明实施例二的一种结合地下水入渗的河道水位流量计算方法的步骤流程图；

图3是河道水流与地下水关系示意图；

图4是M值积分范围变化示意图；

图5是根据本发明实施例三的一种结合地下水入渗的河道水位流量计算装置的结构框图；

图6是根据本发明实施例四的一种终端设备的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

参照图1，示出了本发明实施例一的一种结合地下水入渗的河道水位流量计算方法的步骤流程图。

本发明实施例的结合地下水入渗的河道水位流量计算方法包括以下步骤：

步骤101：确定河道中的各计算断面。

在确定河道水位流量时，可以将河道预先划分成多个计算断面，结合各计算断面的断面参数来计算河道的水位流量。两个计算断面之间形成一个河段，后续将计算断面简称为断面。

步骤102：采集各计算断面对应的断面参数。

断面参数可以包括但不限于：断面对应的河段的河长、断面宽度、断面的除地下水入渗入流外的其他旁侧入流的平均值、渗透系数、水位、地下水水位、平均导渗率、流量、断面面积、水力半径、断面的糙率系数、断面平均流速、差分方法参数以及动量校正系数。

步骤103：将各计算断面对应的断面参数输入预设计算模型中，得到各计算断面在预设时刻的水位流量信息。

其中，预设计算模型为基于圣维南方程组与地下水入渗项结合组成的目标方程组经差分离散化后组成的河段线性方程组训练而成。

其中目标方程组为：

式(1)中

其中，Q为断面流量、A为断面面积、q_L为断面的除地下水入渗入流外的其他旁侧入流量、K_d为渗透系数、Z为水位、z为地下水水位、x为沿河道的距离、t为时间、B为河宽、α为动量校正系数、K为流量模数以及v_x为旁侧入流沿水流方向的速度。M为平均导渗率，为河宽B的函数，与河道断面形状有关，恰为函数

在河宽上的均值。

离散化后组成的河段线性方程组如下：

式(4)中：Δx_j为第j个河段的河长，单位为m；

为第i时刻第j断面与第j+1断面河宽的平均值，单位为m；

为第i时刻第j断面与第j+1断面其他旁侧入流的平均值，单位为m²/s；K_d为渗透系数，单位为m/s；Z为水位，单位为m；z为地下水水位，单位为m；M为平均导渗率，单位为m^-1；Q为流量；A为断面面积，单位为m²；K为流量模数；θ为差分方法参数；α为动量校正系数；C_j、D_j、E_j、F_j、G_j、Φ_j为第j河段线性方程组(3)的系数，单位为m³/s；α为动量校正系数；n为糙率系数；R为水力半径由Z决定，单位为m；u为断面平均流速，单位为m/s；Δt为时段长，单位为s。其中，

步骤104：基于各计算断面在预设时刻的水位流量信息，计算河道的水位流量。

通过将各计算断面对应的断面参数代入式(3)得到2(m-1)个方程，m为计算断面数，由上下边界条件已知，未知变量恰好为2(m-1)，因此可求得各计算断面第i+1时刻的流量水位信息。

本发明实施例提供的结合地下水入渗的河道水位流量确定方法，在圣维南方程组基础上，将地下水入渗从旁侧入流中分离单独考虑，一方面从物理机制上反映河道水流与地下水之间的互动关系，通过增加地下水入渗项能够进一步提高模拟结果的精度；另一方面模拟计算中所需的参数易于采集使得该方法易于实现与应用。

实施例二

参照图2，示出了本发明实施例二的一种结合地下水入渗的河道水位流量计算方法的步骤流程图。

本发明实施例的结合地下水入渗的河道水位流量计算方法具体包括以下步骤：

步骤201：确定河道中的各计算断面。

在计算河道水位流量时，可以将河道预先划分成多个计算断面，结合各计算断面的断面参数来计算河道的水位流量。两个计算断面之间形成一个河段，后续将计算断面简称为断面。

步骤202：采集各计算断面对应的断面参数。

断面参数可以包括但不限于：断面对应的河段的河长、断面宽度、断面的除地下水入渗入流外的其他旁侧入流的平均值、渗透系数、水位、地下水水位、平均导渗率、流量、断面面积、水力半径、断面的糙率系数、断面平均流速、差分方法参数以及动量校正系数。

步骤203：将各计算断面对应的断面参数输入预设计算模型中，得到各计算断面在预设时刻的水位流量信息。

其中，预设计算模型为基于圣维南方程组与地下水入渗项结合组成的目标方程组经差分离散化后组成的河段线性方程组训练而成。

将圣维南方程组与地下水入渗项结合组成生成目标方程组的理论推导具体如下：

该理论推导主要包括两部分，一部分为入渗项推导，另一部分为入渗项与圣维南方程组结合。

第一部分入渗项推导具体如下：

圣维南方程组从物理机制上描述了河道非恒定流的运动规律，包括连续方程和动力方程，其形式如方程式(5)

式(5)中：A为断面面积，单位为m²；Q为断面流量，单位为m³/s；x为沿河道的距离，单位为m；t为时间，单位为s；q为单位旁侧入流，单位为m²/s，入流为正，出流为负；Z为水位，单位为m；v_x为旁侧入流沿水流方向的速度，单位为m/s；α为动量校正系数；g为重力加速度，单位为m/s²；K为流量模数。

圣维南方程组中旁侧入流q组成成分较复杂，总结起来可分为两大部分，一是河道水面蒸发；二是河道水流与下垫面的交互，其中地下水入渗是该部分的重要组成成分。当地下水入渗活跃时，为反映各断面差异性，提高模拟精度，地下水入渗宜单独考虑，因此将旁侧入流q划分为地下水入渗项q_d和其他旁侧入流项q_L两部分。河道水流的地下水入渗过程属于饱和地下水运动形式，因此本文拟在达西定律基础上推导地下水入渗项，推导过程如下：

达西公式描述了饱和土中水的渗流速度与水力坡降之间的线性关系如式(6)：

v＝K_d(h₂-h₁)/L (6)

式(6)中：K_d为渗透系数，单位为m/s；h₁，h₂为水头，单位为m；L为渗流路径长度，单位为m。

沿水流方向为x轴，沿横断面方向为y轴，地下水水位低于横断面最低点的高程，在河床上取一点O，假设O点地下水起始入渗方向为重力方向，下渗至O’点，如图3所示，假设渗流路径长度为：

L＝H-z (7)

式(7)中：H为河底高程，单位为m；z为地下水水位，单位为m。

忽略流速水头，O点总水头约为Z，O’点位于潜水层上，其总水头约为z，根据达西定律，O点的渗流流速为：

v＝K_d(Z-z)/(H-z) (8)

式(8)中：v为地下水流速，单位为m/s。

以出流为负，地下水流速对面积积分得地下水入渗流量为：

Q_d＝-∫∫K_d(Z-z)/(H-z)dA (9)

式(9)中：Q_d为地下水入渗流量，单位为m³/s。

由于渗流流线起始点沿重力方向，则有：

dA＝cosαdxdy (10)

式(10)中：α为河底与水平面的夹角，cosα≈1，忽略之，于是有：

Q_d＝-∫∫K_d(Z-z)/(H-z)dxdy (11)

式(11)中：一维水动力模型，Z仅为x函数，H是x和y的函数，并假设z和K在断面周围较小范围内不变，即有：

以横断面为中心，沿x轴取很小河段长度Δx，假设整个过水断面均有入渗通道，式(11)转化为：

式(13)中：B是河宽，单位为m。

因为Δx很小，所以可将式(13)转化为：

令

称为平均导渗率，则有：

Q_d≈-K_d(Z-z)BMΔx (15)

式(15)两边同时除以Δx，当Δx趋于0时，有地下水入渗项：

q_d＝-K_d(Z-z)BM (16)

以上推导过程是在地下水位低于断面最低点高程情况下进行的，当地下水位大于断面最低点高程而小于河道水位时，此时仍为河道水流补给地下水，但并非整个断面，而是高于地下水位的部分存在入渗，如图4，此时仅影响M的值，其积分范围调整为分段积分：

当地下水位高于河道水位时，存在地下水反补给河道水流的情况，此时Z-z小于0，M也小于0，地下水入渗项仍然为负值，与正补给符号一致，这是不合理的，因此将式(16)调整为：

q_d＝-K_d|Z-z|BM (17)

通过式(17)可知，当河道水位大于地下水水位时，计算结果为负值；反之，为正值；当二者相等时，计算结果为零。因此，式(17)可反映出河道水流与地下水的交互关系。

第二部分入渗项与圣维难方程组结合具体如下：

将地下水入渗项加入圣维南方程组所得目标方程组为：

式(1)中

其中，Q为断面流量、A为断面面积、q_L为断面的除地下水入渗入流外的其他旁侧入流量、K_d为渗透系数、Z为水位、z为地下水水位、B为河宽、α为动量校正系数、K为流量模数以及v_x为旁侧入流沿水流方向的速度。M为平均导渗率，为河宽B的函数，与河道断面形状有关，恰为函数

在河宽上的均值。

第三部分将结合入渗项后的圣维南方程组差分离散：

采用Preissmann四点线性隐式差分格式将目标方程组(1)差分离散化得到河段线性方程组式为：

其中，式(3)中的C_j、D_j、E_j、F_j、G_j、Φ_j为第j河段线性方程组(3)的系数，各系数表达式如式(4)所示：

式(4)中：Δx_j为第j个河段的河长，单位为m；

为第i时刻第j断面与第j+1断面河宽的平均值，单位为m；

为第i时刻第j断面与第j+1断面其他旁侧入流的平均值，单位为m²/s；K_d为渗透系数，单位为m/s；Z为水位，单位为m；z为地下水水位，单位为m；M为平均导渗率，单位为m^-1；Q为流量；A为断面面积，单位为m²；K为流量模数；θ为差分方法参数；α为动量校正系数；C_j、D_j、E_j、F_j、G_j、Φ_j为第j河段线性方程组(3)的系数，单位为m³/s；α为动量校正系数；n为糙率系数；R为水力半径由Z决定，单位为m；u为断面平均流速，单位为m/s；Δt为时段长，单位为s。其中，

步骤204：基于各计算断面在预设时刻的水位流量信息，计算河道的水位流量。

通过将各计算断面对应的断面参数代入式(3)得到2(m-1)个方程，m为计算断面数，由上下边界条件已知，未知变量恰好为2(m-1)，因此可求得各计算断面第i+1时刻的流量水位信息。

步骤205：将确定出的河道的水位流量结果，通过图表形式展示。

其中，图表形式展示的结果中包括：水位动态图和河道水流与地下水交互图。

本发明实施例提供的结合地下水入渗的河道水位流量计算方法，在圣维南方程组基础上，将地下水入渗从旁侧入流中分离单独考虑，一方面从物理机制上反映河道水流与地下水之间的互动关系，通过增加地下水入渗项能够进一步提高模拟结果的精度；另一方面模拟计算中所需的参数易于采集使得该方法易于实现与应用。

实施例三

参照图5，示出了本发明实施例三的一种结合地下水入渗的河道水位流量计算装置的结构框图。

本发明实施例的结合地下水入渗的河道水位流量确定装置包括：第一确定模块501，用于确定河道中的各计算断面；采集模块502，用于采集各所述计算断面对应的断面参数；计算模块503，用于将各所述计算断面对应的断面参数输入预设计算模型中，得到各所述计算断面在预设时刻的水位流量信息；其中，所述预设计算模型为基于圣维南方程组与地下水入渗项结合组成的目标方程组经差分离散化后组成的河段线性方程组训练而成；第二确定模块504，用于基于各所述计算断面在预设时刻的水位流量信息，计算所述河道的水位流量。

优选地，所述断面参数包括：断面对应的河段的河长、断面宽度、断面的除地下水入渗入流外的其他旁侧入流的平均值、渗透系数、水位、地下水水位、平均导渗率、流量、断面面积、水力半径、断面的糙率系数、断面平均流速、差分方法参数以及动量校正系数。

优选地，所述计算模块503可以包括：

组合子模块5031，用于将相邻计算断面组成断面对；第一代入子模块5032，用于针对每个断面对，将所述断面对包含的两个断面对应的断面参数代入所述预设计算模型中的系数方程组中，得到各目标系数；其中，所述预设计算模型中包含所述系数方程组和河段线性方程组；第二代入子模块5033，用于将所述目标系数代入所述河段线性方程组中，得到所述断面对对应的方程组；依据各断面对对应的方程组得到各所述计算断面在预设时刻的水流量信息。

优选地，所述目标方程组为：

其中，Q为断面流量、A为断面面积、q_L为断面的除地下水入渗入流外的其他旁侧入流量、K_d为渗透系数、Z为水位、z为地下水水位、B为河宽、M为平均导渗率、α为动量校正系数、K为流量模数以及v_x为旁侧入流沿水流方向的速度。

优选地，所述装置还包括：显示模块505，用于在所述第二确定模块504基于各所述计算断面在预设时刻的水位流量信息，计算所述河道的水位流量之后，将计算出的所述河道的水位流量结果，通过图表形式展示；其中，图表形式展示的结果中包括：水位动态图和河道水流与地下水交互图。

本发明实施例提供的结合地下水入渗的河道水位流量计算装置，在圣维南方程组基础上，将地下水入渗从旁侧入流中分离单独考虑，一方面从物理机制上反映河道水流与地下水之间的互动关系，通过增加地下水入渗项能够进一步提高模拟结果的精度；另一方面模拟计算中所需的参数易于采集使得该方法易于实现与应用。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

实施例四

参照图6，示出了本发明实施例四的一种终端设备的结构框图。该终端设备用于执行上述实施例中所示的结合地下水入渗的河道水位流量计算方法。

参照图6，终端设备600可以包括以下一个或多个组件：处理组件602，存储器604，电源组件606，多媒体组件608，音频组件610，输入/输出(I/O)的接口612，传感器组件614，以及通信组件616。

处理组件602通常控制终端设备600的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件602可以包括一个或多个处理器620来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件602可以包括一个或多个模块，便于处理组件602和其他组件之间的交互。例如，处理部件602可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件608和处理组件602之间的交互。

存储器604被配置为存储各种类型的数据以支持在终端设备600的操作。这些数据的示例包括用于在终端设备600上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器604可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件606为终端设备600的各种组件提供电力。电源组件606可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为终端设备600生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件608包括在终端设备600和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件608包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当终端设备600处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件610被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件610包括一个麦克风(MIC)，当终端设备600处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器604或经由通信组件616发送。在一些实施例中，音频组件610还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口612为处理组件602和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件614包括一个或多个传感器，用于为终端设备600提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件614可以检测到终端设备600的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为终端设备600的显示器和小键盘，传感器组件614还可以检测终端设备600或终端设备600一个组件的位置改变，用户与终端设备600接触的存在或不存在，终端设备600方位或加速/减速和终端设备600的温度变化。传感器组件614可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件614还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件614还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件616被配置为便于终端设备600和其他设备之间有线或无线方式的通信。终端设备600可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信部件616经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信部件616还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，终端设备600可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述结合地下水入渗的河道水位流量计算方法。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器604，上述指令可由终端设备600的处理器620执行以完成上述方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。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、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种结合地下水入渗的河道水位流量计算方法及装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种结合地下水入渗的河道水位流量计算方法，其特征在于，所述方法包括：

确定河道中的各计算断面；

采集各所述计算断面对应的断面参数；

将各所述计算断面对应的断面参数输入预设计算模型中，得到各所述计算断面在预设时刻的水位流量信息；其中，所述预设计算模型为基于圣维南方程组与地下水入渗项结合组成的目标方程组经差分离散化后组成的河段线性方程组训练而成；

基于各所述计算断面在预设时刻的水位流量信息，计算所述河道的水位流量；

其中，所述将各所述计算断面对应的断面参数输入预设计算模型中，得到各所述计算断面在预设时刻的水位流量信息的步骤，包括：

将相邻计算断面组成断面对；

针对每个断面对，将所述断面对包含的两个断面对应的断面参数代入所述预设计算模型中的系数方程组中，得到各目标系数；其中，所述预设计算模型中包含所述系数方程组和河段线性方程组；

将所述目标系数代入所述河段线性方程组中，得到所述断面对对应的方程组；

依据各断面对对应的方程组得到各所述计算断面在预设时刻的水流量信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述断面参数包括：断面对应的河段的河长、断面宽度、断面的除地下水入渗入流外的其他旁侧入流的平均值、渗透系数、水位、地下水水位、平均导渗率、流量、断面面积、水力半径、断面的糙率系数、断面平均流速、差分方法参数以及动量校正系数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标方程组为：

其中，Q为断面流量、A为断面面积、q_L为断面的除地下水入渗入流外的其他旁侧入流量、K_d为渗透系数、Z为水位、z为地下水水位、B为河宽、M为平均导渗率、α为动量校正系数、K为流量模数以及v_x为旁侧入流沿水流方向的速度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于各所述计算断面在预设时刻的水位流量信息，计算所述河道的水位流量的步骤之后，所述方法还包括：

将计算出的所述河道的水位流量结果，通过图表形式展示；其中，图表形式展示的结果中包括：水位动态图和河道水流与地下水交互图。

5.一种结合地下水入渗的河道水位流量计算装置，其特征在于，所述装置包括：

第一确定模块，用于确定河道中的各计算断面；

采集模块，用于采集各所述计算断面对应的断面参数；

计算模块，用于将各计算断面对应的断面参数输入预设计算模型中，得到各所述计算断面在预设时刻的水位流量信息；其中，所述预设计算模型为基于圣维南方程组与地下水入渗项结合组成的目标方程组经差分离散化后组成的河段线性方程组训练而成；

第二确定模块，用于基于各所述计算断面在预设时刻的水位流量信息，计算所述河道的水位流量；

其中，所述计算模块包括：

组合子模块，用于将相邻计算断面组成断面对；

第一代入子模块，用于针对每个断面对，将所述断面对包含的两个断面对应的断面参数代入所述预设计算模型中的系数方程组中，得到各目标系数；其中，所述预设计算模型中包含所述系数方程组和河段线性方程组；

第二代入子模块，用于将所述目标系数代入所述河段线性方程组中，得到所述断面对对应的方程组；依据各断面对对应的方程组得到各所述计算断面在预设时刻的水流量信息。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述断面参数包括：断面对应的河段的河长、断面宽度、断面的除地下水入渗入流外的其他旁侧入流的平均值、渗透系数、水位、地下水水位、平均导渗率、流量、断面面积、水力半径、断面的糙率系数、断面平均流速、差分方法参数以及动量校正系数。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述目标方程组为：

其中，Q为断面流量、A为断面面积、q_L为断面的除地下水入渗入流外的其他旁侧入流量、K_d为渗透系数、Z为水位、z为地下水水位、B为河宽、M为平均导渗率、α为动量校正系数、K为流量模数以及v_x为旁侧入流沿水流方向的速度。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

显示模块，用于在所述第二确定模块基于各所述计算断面在预设时刻的水位流量信息，计算所述河道的水位流量之后，将计算出的所述河道的水位流量结果，通过图表形式展示；其中，图表形式展示的结果中包括：水位动态图和河道水流与地下水交互图。

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