CN110929211A - 一种堰塞湖水位库容关系率定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种堰塞湖水位库容关系率定方法，该方法包括四个步骤，第一步是确定堰塞湖发生点对应的流域图形，第二步是依据流域图形从dem影像数据中切割出堰塞湖积水区dem，第三步是在积水区dem流域出口位置开始作多个等直面，第四步是计算不同高程对应的积水容积，进而得到水位库容曲线，运用该方法，河道中任意点发生崩塌，产生堰塞湖，就可以依据dem数字高程数据计算出堰塞湖对应的水位库容曲线，进而可计算和评估灾情大小、逃生时间。
Description
技术领域
本发明涉及水文预报技术领域，具体为一种堰塞湖水位库容关系率定方法。
背景技术
堰塞湖是由山体滑坡堆积河道而形成，形成的堰塞体阻断了河水的正常流动，从而形成一个湖泊，而堰塞体不像堤坝那么坚固，随时都有坍塌的可能，其一旦坍塌，积水猛泄，会对下游地区造成无法预见的生命财产损失。
由此可见，分析和预算堰塞湖是十分必要的。
运用本方法，河道中任意点发生崩塌，产生堰塞湖，就可以依据dem数字高程数据计算出堰塞湖对应的水位库容曲线，进而可计算和评估灾情大小、逃生时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种堰塞湖水位库容关系率定方法，运用本方法，河道中任意点发生崩塌，产生堰塞湖，就可以依据dem数字高程数据计算出堰塞湖对应的水位库容曲线，进而可计算和评估灾情大小、逃生时间。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
1. 一种堰塞湖水位库容关系率定方法，该方法包括四个步骤，第一步是确定堰塞湖发生点对应的流域图形，第二步是依据流域图形从dem影像数据中切割出堰塞湖积水区dem，第三步是在积水区dem流域出口位置开始作多个等直面，第四步是计算不同高程对应的积水容积，进而得到水位库容曲线。
实际使用中，本方法可用于事前的模拟计算，也可以对真实发生的堰塞湖进行实时分析。
实际使用中，堰塞湖发生时，水位达到堰塞体的顶部，可能就会产生崩塌，依据本发明的成果可以计算当前水位积累到坝顶所需来水量，进而可以依据水情预报成果推算堰塞体可能崩塌的时间点，得到人财物撤离逃亡时间。
2.本方法需要dem数字高程数据作支撑，需要依据该dem数据生成等直面。
实际使用中，dem数字高程数据可采用国际公开的分辨率为30米影像数据、16米的影像数据，也可以采样无人机进行飞行采集dem数据，dem影像数据的分辨率越高，本方法产生的成果越精确。
3.所述第一步是确定堰塞湖发生点对应的流域图形，该流域图形对应的区域内如果产生降雨，该降雨都会流向堰塞湖崩塌阻塞点，该流域图形对应的区域即是塞湖崩塌阻塞点对应河道的上游区域，堰塞体产生的地点确定了，该流域图形也就确定了。
实际使用中，流域图形的确定，可人机交互的方式进行图形勾画，也可以采样计算机软件自动圈画，当前arcgis的水文分析工具，提供有流域自动勾画功能，且提供流域自动圈画的软件还有很多种。
4.所述第二步依据流域图形从dem影像数据中切割出堰塞湖积水区dem，也就是对一个完整的、较大的dem影像进行区域裁切，裁切的区域就是第一步中所述的流域图形，本步骤的输出成果为dem影像，影像的大小、形状和流域图形相对应。
实际使用中，流域图形对影像进行裁切可以通过arcgis软件进行操作，也可以通过arcgis软件提供的接口进行自动操作。
5.所述第三步在积水区dem流域出口位置开始作多个等直面，所述等直面和实际的洪水淹没区相对应，该等直面也是和一个特定的相对应，本方法需要连续多级的等直面，也就是拿一组连续水位高程值，在堰塞湖积水区dem上生成一组等直面，所述一组连续的水位高程值，是以流域出口对应的高程为起点的，该组连续的水位高程值之间的差值是相等的，逐个升高的，所述流域出口就是堰塞崩塌阻塞点，是所述堰塞湖积水区dem中高程最低的点。
实际使用中，这组水文高程值，以流域出口的海拔高度为起点，每隔0.1米~0.5米增加一个高程数据，直至达到堰塞体顶端的海拔高程。
6.所述第四步计算不同高程对应的积水容积，也就是计算不同水位淹没后，所形成的库区容积，为计算不同水位对应的库区容积，可先计算每2个相邻水位对应等直面之间的容积，为计算2等直面之间的容积，可将这2个等直面视作台体的上底和下底，而等直面对应水位的差值视作台体的高，依据台体的计算公式来进行台体容积的计算，各个水位对应的库容为不大于该水位所有台体容积之和，从而得到该组水位一一对应的纳水容积，进而进行了水位库容关系。
实际使用中，等直面图形存在带岛、多环等情况，但这些并不影响对等直面图形面积的计算，也不会影响台体体积的计算。
7.这组水位高程值中的对应堰塞体阻塞点的高程，该水位值对应的库容为0。
本发明优点是：
运用本方法，河道中任意点发生崩塌，产生堰塞湖，就可以依据dem数字高程数据计算出堰塞湖对应的水位库容曲线，进而可计算和评估灾情大小、逃生时间。
附图说明
图1：水位库容关系。
图2：从dem数字高程数据上提取等直面。
图3：低水水位对应的等直面淹没区。
图4：高水水位对应的等直面淹没区。
图5：二个不同水位对应的等直面构成台体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的在于提供一种堰塞湖水位库容关系率定方法，运用本方法，河道中任意点发生崩塌，产生堰塞湖，就可以依据dem数字高程数据计算出堰塞湖对应的水位库容曲线，进而可计算和评估灾情大小、逃生时间。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
1. 一种堰塞湖水位库容关系率定方法，该方法包括四个步骤，第一步是确定堰塞湖发生点对应的流域图形，第二步是依据流域图形从dem影像数据中切割出堰塞湖积水区dem，第三步是在积水区dem流域出口位置开始作多个等直面，第四步是计算不同高程对应的积水容积，进而得到水位库容曲线，如图1所示。
实际使用中，本方法可用于事前的模拟计算，也可以对真实发生的堰塞湖进行实时分析。
实际使用中，堰塞湖发生时，水位达到堰塞体的顶部，可能就会产生崩塌，依据本发明的成果可以计算当前水位积累到坝顶所需来水量，进而可以依据水情预报成果推算堰塞体可能崩塌的时间点，得到人财物撤离逃亡时间。
具体实施时，水文情报部门，可以利用本成果进行堰塞湖的预报计算、泄洪计算，为防洪决策提供数据支撑。
2.如图2所示，本方法需要dem数字高程数据作支撑，需要依据该dem数据生成等直面。
实际使用中，dem数字高程数据可采用国际公开的分辨率为30米影像数据、16米的影像数据，也可以采样无人机进行飞行采集dem数据，dem影像数据的分辨率越高，本方法产生的成果越精确。
具体实施时，也可采用中国高分卫星16米的数据，该数据现已面向全球开放共享。
3.所述第一步是确定堰塞湖发生点对应的流域图形，该流域图形对应的区域内如果产生降雨，该降雨都会流向堰塞湖崩塌阻塞点，该流域图形对应的区域即是塞湖崩塌阻塞点对应河道的上游区域，堰塞体产生的地点确定了，该流域图形也就确定了。
实际使用中，流域图形的确定，可人机交互的方式进行图形勾画，也可以采样计算机软件自动圈画，当前arcgis的水文分析工具，提供有流域自动勾画功能，且提供流域自动圈画的软件还有很多种。
具体实施时，可以使用软件或者第三方软件、第三方组件、第三方云计算平台，辅助上述过程的自动执行。
4.所述第二步依据流域图形从dem影像数据中切割出堰塞湖积水区dem，也就是对一个完整的、较大的dem影像进行区域裁切，裁切的区域就是第一步中所述的流域图形，本步骤的输出成果为dem影像，影像的大小、形状和流域图形相对应。
实际使用中，流域图形对影像进行裁切可以通过arcgis软件进行操作，也可以通过arcgis软件提供的接口进行自动操作。
5.所述第三步在积水区dem流域出口位置开始作多个等直面，所述等直面和实际的洪水淹没区相对应，该等直面也是和一个特定的相对应，如图3图4所示，本方法需要连续多级的等直面，也就是拿一组连续水位高程值，在堰塞湖积水区dem上生成一组等直面，所述一组连续的水位高程值，是以流域出口对应的高程为起点的，该组连续的水位高程值之间的差值是相等的，逐个升高的，所述流域出口就是堰塞崩塌阻塞点，是所述堰塞湖积水区dem中高程最低的点。
实际使用中，这组水文高程值，以流域出口的海拔高度为起点，每隔0.1米~0.5米增加一个高程数据，直至达到堰塞体顶端的海拔高程。
具体实施时，可采用arcgis或者sufer软件进行等直面的自动生成。
6.所述第四步计算不同高程对应的积水容积，也就是计算不同水位淹没后，所形成的库区容积，如图5所示，为计算不同水位对应的库区容积，可先计算每2个相邻水位对应等直面之间的容积，为计算2等直面之间的容积，可将这2个等直面视作台体的上底和下底，而等直面对应水位的差值视作台体的高，依据台体的计算公式来进行台体容积的计算，各个水位对应的库容为不大于该水位所有台体容积之和，从而得到该组水位一一对应的纳水容积，进而进行了水位库容关系。
实际使用中，等直面图形存在带岛、多环等情况，但这些并不影响对等直面图形面积的计算，也不会影响台体体积的计算。
具体实施时，等直面图形的面积单位要转化为平方公里，库区容积的单位要转化为万立方米。
7.这组水位高程值中的对应堰塞体阻塞点的高程，该水位值对应的库容为0。
本发明优点是：
运用本方法，河道中任意点发生崩塌，产生堰塞湖，就可以依据dem数字高程数据计算出堰塞湖对应的水位库容曲线，进而可计算和评估灾情大小、逃生时间。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种堰塞湖水位库容关系率定方法，该方法包括四个步骤，第一步是确定堰塞湖发生点对应的流域图形，第二步是依据流域图形从dem影像数据中切割出堰塞湖积水区dem，第三步是在积水区dem流域出口位置开始作多个等直面，第四步是计算不同高程对应的积水容积，进而得到水位库容曲线。
2.如权利要求1所述的堰塞湖水位库容关系率定方法，该方法需要dem数字高程数据作支撑，需要依据该dem数据生成等直面。
3.如权利要求1所述的堰塞湖水位库容关系率定方法，所述第一步是确定堰塞湖发生点对应的流域图形，该流域图形对应的区域内如果产生降雨，该降雨都会流向堰塞湖崩塌阻塞点，该流域图形对应的区域即是塞湖崩塌阻塞点对应河道的上游区域，堰塞体产生的地点确定了，该流域图形也就确定了。
4.如权利要求1所述的堰塞湖水位库容关系率定方法，所述第二步依据流域图形从dem影像数据中切割出堰塞湖积水区dem，也就是对一个完整的、较大的dem影像进行区域裁切，裁切的区域就是第一步中所述的流域图形，本步骤的输出成果为dem影像，影像的大小、形状和流域图形相对应。
5.如权利要求1所述的堰塞湖水位库容关系率定方法，所述第三步在积水区dem流域出口位置开始作多个等直面，所述等直面和实际的洪水淹没区相对应，该等直面也是和一个特定的相对应，本方法需要连续多级的等直面，也就是拿一组连续水位高程值，在堰塞湖积水区dem上生成一组等直面，所述一组连续的水位高程值，是以流域出口对应的高程为起点的，该组连续的水位高程值之间的差值是相等的，逐个升高的，所述流域出口就是堰塞崩塌阻塞点，是所述堰塞湖积水区dem中高程最低的点。
6.如权利要求1所述的堰塞湖水位库容关系率定方法，所述第四步计算不同高程对应的积水容积，也就是计算不同水位淹没后，所形成的库区容积，为计算不同水位对应的库区容积，可先计算每2个相邻水位对应等直面之间的容积，为计算2等直面之间的容积，可将这2个等直面视作台体的上底和下底，而等直面对应水位的差值视作台体的高，依据台体的计算公式来进行台体容积的计算，各个水位对应的库容为不大于该水位所有台体容积之和，从而得到该组水位一一对应的纳水容积，进而进行了水位库容关系。
7.如权利要求6所述的堰塞湖水位库容关系率定方法，这组水位高程值中的对应堰塞体阻塞点的高程，该水位值对应的库容为0。
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