CN111753446A - 一种预测堰塞体堆积方量与堰塞高程的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预测堰塞体堆积方量与堰塞高程的方法，采用建立中空虚拟堰塞体模型，通过不同模型的不同数据反演出函数曲线，采用简单操作方式，得到更加精确的堰塞体方量及高程，能够快速、有效的提高计算效率，同时本方案采用建立多个方量及高程不同的中空虚拟堰塞体模型，可以在需要修改中空虚拟堰塞体模型的堆积面时，能够快速修改单个中空虚拟堰塞体模型的堆积面即可完成调整，能够快速完成修改内容，提高工作效率。

Description

一种预测堰塞体堆积方量与堰塞高程的方法
技术领域
本发明涉及地质灾害防治技术领域，具体涉及一种预测堰塞体堆积方量与堰塞高程的方法。
背景技术
在地质灾害防治领域，堰塞体的堰塞高度直接影响到溃堰洪水流量，溃堰洪水流量直接关系到下游受灾情况。
现有技术中在预测堰塞体体积、形态以及计算堰塞高程中没有较好的方法，仅在计算堆积方量时可利用断面法进行堆积方量的计算。
断面法为根据精度要求，沿一定方向每隔一定距离(该距离根据精度要求选取，精度要求越高，距离越短)取一个断面，然后根据每个断面的堰塞体面积，计算相邻两个断面的平均面积再乘以相邻断面的距离，求得相邻两个断面的土方量，同理求所有断面的土方量后累计求和，即为所有的土方量，因此可利用断面法通过假定堰塞高程通过试算最终确定预测方量下的堰塞高程。
但采用断面法进行计算时，计算量大且不可重复，只能在一个试算堰塞高程下计算方量是否满足预测的堰塞体方量，因此在试算中需要不断调整试算堰塞高程，通过不同堰塞高程下量测剖面图中的堰塞体面积进行计算以满足预测的堰塞体方量，因此采用断面法进行计算时过程复杂、不确定性大、不可重复，且预测的堰塞体堆积形态务必简单才能通过计算距离和方向在剖面图中模拟出二维的堆积界线。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预测堰塞体堆积方量与堰塞高程的方法，其旨在解决现有技术中计算复杂、计算量大且不可重复的技术问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种预测堰塞体堆积方量与堰塞高程的方法，包括以下步骤：
S1：建立中空虚拟堰塞体模型；
1)：建立坐标系：所述中空虚拟堰塞体模型以该河道的地形面为基点坐标，以所述中空虚拟堰塞体模型的高程为法线方向的Z坐标；
2)堆积形态建立：先获取已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点，再根据堆积体上下游坡度，通过最高点至堆积面边界线的距离，计算出最低高程；
通过已建立的Z坐标，创建大于已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点的堆积面；
3)设定约束条件：将创建的堆积面边界固定，以已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点为约束，约束创建的堆积面；
并将创建的堆积面进行拆分成多个堆积点，然后利用DSI算法对创建的堆积面进行插值运算，将拆分后的多个堆积点与已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点无限贴合，用于减少堆积面的误差值；
4)反演函数曲线建立：仅在Z坐标上移动堆积面位置，将堆积面移动至不同的地形面上，使堆积面与各个地形面形成体积、高度均不同的封闭空间，通过查询该封闭面的体积得到堰塞体方量，通过查询堆积面高程得到堰塞高程，并将该多组数据保存；
根据这些数据反演出堰塞体方量与堰塞高程的函数曲线或根据函数曲线与堰塞体方量预测堰塞高程或根据函数曲线与堰塞高程预测堰塞体方量；
所述函数曲线用于推测当前河道预计所堆积的堰塞体方量及高程；
S2：根据当前河道的预测堰塞体的最大方量及高程计算堰塞湖库容、溃堰洪水以及堰塞体溃堰后下游受灾害情况、综合经济、施工方式等，并根据计算结果判断是否对堰塞体进行工程处理，若需要处理，即对该河道进行提前治理；若不需要处理，即记录该数据并对河道持续跟进。
本方案采用先根据已有的同类型的堰塞体建立当前河道的中空虚拟堰塞体模型，并根据河道的地形面大小的不同，建立多个方量及高程均不同的中空虚拟堰塞体模型，根据不同的中空虚拟堰塞体模型的方量及高程反演出堰塞体方量与堰塞高程的函数曲线，通过该函数曲线能够得到当前河道可能会堆积的堰塞体方量及高程，将预测堰塞体的最大方量及高程与标准规范进行比较，可以提前对河道进行治理，减少河道下游受灾的情况。
本方案采用建立中空虚拟堰塞体模型，通过不同模型的不同数据反演出函数曲线，采用简单操作方式，得到更加精确的堰塞体方量及高程，能够快速、有效的提高计算效率，同时本方案采用建立多个方量及高程不同的中空虚拟堰塞体模型，可以在需要修改中空虚拟堰塞体模型的堆积面时，能够快速修改单个中空虚拟堰塞体模型的堆积面即可完成调整，能够快速完成修改内容，提高工作效率。
进一步地，在步骤3)中减少误差值的方法如下：
在创建的堆积面中，设定所述创建的堆积面与已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点重合部分为堆积面1，设定所述创建的堆积面与已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点未重合部分为堆积面2；
将所述已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点设定为堆积面3；
将堆积面1替换成堆积面3，所述堆积面3与堆积面1形成无误差且大于已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点的堆积面。
作为本方案减少误差值的优选设置，采用将创建的中空虚拟堰塞体模型的堆积面与已有的堰塞体的堆积面重合部分替换为已有的堰塞体的堆积面，可以最大限度的减少由于不断贴合造成的误差值，能够提高建立的中空虚拟堰塞体模型完整度，提高计算精度，从而提高工作效率。
进一步的，所述创建的堆积面由多个平面组成，形成凸包状，且每个平面相互交切。
进一步的，所述创建的堆积面的平面范围为已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点所形成的堆积面的平面范围的2倍。
进一步的，所述创建的堆积面的高度大于已有的堰塞体的高度。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本方案通过反演出堰塞体方量与堰塞体的一个几何参数的函数关系，可通过不同堰塞体的方量预测与之对应的一个堰塞体几何参数，更快速、准确的预测不同堆积方量下的堰塞体形态，堰塞体灾害评价提供更准确、快速、全面的数据。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为发明的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
【实施例】
如图1所示，一种预测堰塞体堆积方量与堰塞高程的方法，包括以下步骤：
S1：建立中空虚拟堰塞体模型；
1)：建立坐标系：所述中空虚拟堰塞体模型以该河道的地形面为基点坐标，以所述中空虚拟堰塞体模型的高程为法线方向的Z坐标；
2)堆积形态建立：先获取已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点，再根据堆积体上下游坡度，通过最高点至堆积面边界线的距离，计算出最低高程；
通过已建立的Z坐标，创建大于已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点的堆积面；
3)设定约束条件：将创建的堆积面边界固定，以已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点为约束，约束创建的堆积面；
并将创建的堆积面进行拆分成多个堆积点，然后利用DSI算法对创建的堆积面进行插值运算，将拆分后的多个堆积点与已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点无限贴合，用于减少堆积面的误差值；
4)反演函数曲线建立：仅在Z坐标上移动堆积面位置，将堆积面移动至不同的地形面上，使堆积面与各个地形面形成体积、高度均不同的封闭空间，通过查询该封闭面的体积得到堰塞体方量，通过查询堆积面高程得到堰塞高程，并将该多组数据保存；
根据这些数据反演出堰塞体方量与堰塞高程的函数曲线或根据函数曲线与堰塞体方量预测堰塞高程或根据函数曲线与堰塞高程预测堰塞体方量；
所述函数曲线用于推测当前河道预计所堆积的堰塞体方量及高程；
S2：根据当前河道的预测堰塞体的最大方量及高程计算堰塞湖库容、溃堰洪水以及堰塞体溃堰后下游受灾害情况、综合经济、施工方式等，并根据计算结果判断是否对堰塞体进行工程处理，若需要处理，即对该河道进行提前治理；若不需要处理，即记录该数据并对河道持续跟进。
本方案采用先根据已有的同类型的堰塞体建立当前河道的中空虚拟堰塞体模型，并根据河道的地形面大小的不同，建立多个方量及高程均不同的中空虚拟堰塞体模型，根据不同的中空虚拟堰塞体模型的方量及高程反演出堰塞体方量与堰塞高程的函数曲线，通过该函数曲线能够得到当前河道可能会堆积的堰塞体方量及高程，将预测堰塞体的最大方量及高程与标准规范进行比较，可以提前对河道进行治理，减少河道下游受灾的情况。
本方案采用建立中空虚拟堰塞体模型，通过不同模型的不同数据反演出函数曲线，采用简单操作方式，得到更加精确的堰塞体方量及高程，能够快速、有效的提高计算效率，同时本方案采用建立多个方量及高程不同的中空虚拟堰塞体模型，可以在需要修改中空虚拟堰塞体模型的堆积面时，能够快速修改单个中空虚拟堰塞体模型的堆积面即可完成调整，能够快速完成修改内容，提高工作效率。
进一步地，在步骤3)中减少误差值的方法如下：
在创建的堆积面中，设定所述创建的堆积面与已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点重合部分为堆积面1，设定所述创建的堆积面与已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点未重合部分为堆积面2；
将所述已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点设定为堆积面3；
将堆积面1替换成堆积面3，所述堆积面3与堆积面1形成无误差且大于已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点的堆积面。
作为本方案减少误差值的优选设置，采用将创建的中空虚拟堰塞体模型的堆积面与已有的堰塞体的堆积面重合部分替换为已有的堰塞体的堆积面，可以最大限度的减少由于不断贴合造成的误差值，能够提高建立的中空虚拟堰塞体模型完整度，提高计算精度，从而提高工作效率。
进一步的，所述创建的堆积面由多个平面组成，形成凸包状，且每个平面相互交切。
进一步的，所述创建的堆积面的平面范围为已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点所形成的堆积面的平面范围的2倍。
进一步的，所述创建的堆积面的高度大于已有的堰塞体的高度。
在本方案中，当前河道还没有形成堰塞体时，采用该方法能够快速的预测堰塞体的堆积方量和堰塞高程，本方案中已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点为与当前河道为相同类型河道所形成的同类型的堰塞体作为建模标准，能够快速针对当前河道建立预测的中空虚拟堰塞体模型。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种预测堰塞体堆积方量与堰塞高程的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：建立中空虚拟堰塞体模型；
1)：建立坐标系：所述中空虚拟堰塞体模型以该河道的地形面为基点坐标，以所述中空虚拟堰塞体模型的高程为法线方向的Z坐标；
2)堆积形态建立：先获取已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点，再根据堆积体上下游坡度，通过最高点至堆积面边界线的距离，计算出最低高程；
通过已建立的Z坐标，创建大于已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点的堆积面；
3)设定约束条件：将创建的堆积面边界固定，以已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点为约束，约束创建的堆积面；
并将创建的堆积面进行拆分成多个堆积点，然后利用DSI算法对创建的堆积面进行插值运算，将拆分后的多个堆积点与已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点无限贴合，用于减少堆积面的误差值；
4)反演函数曲线建立：仅在Z坐标上移动堆积面位置，将堆积面移动至不同的地形面上，使堆积面与各个地形面形成体积、高度均不同的封闭空间，通过查询该封闭面的体积得到堰塞体方量，通过查询堆积面高程得到堰塞高程，并将该多组数据保存；
根据这些数据反演出堰塞体方量与堰塞高程的函数曲线或根据函数曲线与堰塞体方量预测堰塞高程或根据函数曲线与堰塞高程预测堰塞体方量；
所述函数曲线用于推测当前河道预计所堆积的堰塞体方量及高程；
S2：根据当前河道的预测堰塞体的最大方量及高程计算堰塞湖库容、溃堰洪水以及堰塞体溃堰后下游受灾害情况、综合经济、施工方式等，并根据计算结果判断是否对堰塞体进行工程处理，若需要处理，即对该河道进行提前治理；若不需要处理，即记录该数据并对河道持续跟进。
2.根据权利要求1所述的一种预测堰塞体堆积方量与堰塞高程的方法，其特征在于，在步骤3)中减少误差值的方法如下：
在创建的堆积面中，设定所述创建的堆积面与已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点重合部分为堆积面1，设定所述创建的堆积面与已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点未重合部分为堆积面2；
将所述已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点设定为堆积面3；
将堆积面1替换成堆积面3，所述堆积面3与堆积面1形成无误差且大于已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点的堆积面。
3.根据权利要求1所述的一种预测堰塞体堆积方量与堰塞高程的方法，其特征在于，所述创建的堆积面由多个平面组成，形成凸包状，且每个平面相互交切。
4.根据权利要求1所述的一种预测堰塞体堆积方量与堰塞高程的方法，其特征在于，所述创建的堆积面的平面范围为已有的堰塞体的堆积的三维地形面或地形点所形成的堆积面的平面范围的2倍。
5.根据权利要求1所述的一种预测堰塞体堆积方量与堰塞高程的方法，其特征在于，所述创建的堆积面的高度大于已有的堰塞体的高度。
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