CN112857505B - 一种急速涨落水位全过程应急递测方法 - Google Patents

一种急速涨落水位全过程应急递测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种急速涨落水位全过程应急递测方法，该方法包括急速涨落水位递次预测方法、标识点递次选择与固定方法、水迹观测与记载方法、水位现场实时测量方法等。通过本发明解决了因急速涨落导致水文站水位超量程或自记设备失效引起的观测过程中断、无水位观测设施河段无法开展水位过程现场测量、特征水位事后调查精度不足等问题，并确保观测人员生命安全。

Description

一种急速涨落水位全过程应急递测方法
技术领域
本发明涉及水文测验应用技术领域，尤其涉及一种急速涨落水位全过程应急递测方法。
背景技术
当发生堰塞湖、堤坝溃口等突发事件时，河流上下游、堤内外水文情势出现较大的变化，为保证上下游河段安全，及时处理可能出现的各种险情，往往需要较为全面完整的上下游河段不同地点的水文信息。目前，水位信息主要通过水文站进行水位过程观测获取，然而，堰塞湖、堤坝溃口会导致上游退水、下游涨水过程中水位涨落急速加大、流速急速加快等变化，引起水位实际变幅超出水文站已有水位观测范围、水位自记设备失效等问题，临时安装水位观测设施时间上不允许且使观测人员处于巨大的生命安全威胁之中，同时堰塞湖地点的偶然性，监测河段根本无水位观测设施，出现该种情况下往往放弃现场观测，待引起水位急速涨落事件处理完毕后进行水文调查，开展最高、最低水位等特征水位测量，导致整个水位变化过程缺失。
根据引起水位急速涨落事件产生的水位涨落趋势的变化特点，在无水位观测设施的情况下，开展水位全过程的现场实时监测，是当前技术难题之一。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种急速涨落水位全过程应急递测方法，解决无水位观测设施条件下，水位全过程的现场实时监测。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明提供了一种急速涨落水位全过程应急递测方法，包括下步骤：
S1、急速涨落水位递次预测方法：根据引起水位急速涨落事件的类型和事件发生时的水雨情特点，采用专业预测预报模型和方法，开展特定河段水位涨落变化趋势及转折点预估，针对实际转折点递次开展水位过程预报；
S2、标识点递次选择与固定方法：根据水位过程预报成果，确定水位涨落范围及涨落率，在牢固的天然或人工构造物上选择具有明显辨识特征的点作为标识点；
若相邻标识点间距较大，采用粘贴、捆绑或刻画的反光明显的贴条、标尺或印记补充标识点，并将所有标识点递次编号
Figure 48283DEST_PATH_IMAGE001
，水文站仅对超出水位测量范围的标识点进行编号；若时间或条件允许，先按水位现场实时测量方法测量所有标识点
Figure 796797DEST_PATH_IMAGE002
的高程值
Figure 800525DEST_PATH_IMAGE003
；
S3、水迹观测与记载方法：在与标识点通视良好的安全地点，依据水位过程预报成果、前期水迹观测及水位测量耗时规律，递推下一次水迹观测和水位测量时水迹到达位置，提前将水迹观测仪器对准距水迹最近的标识点，观测水迹与标识点之间的关系，并记录水迹到达标识点
Figure 664707DEST_PATH_IMAGE004
的时间
Figure 121096DEST_PATH_IMAGE005
；若所有标识点
Figure 876562DEST_PATH_IMAGE006
的高程值已测，则同时记载水迹到达标识点
Figure 734797DEST_PATH_IMAGE007
的时间
Figure 566618DEST_PATH_IMAGE008
和对应的高程
Figure 510303DEST_PATH_IMAGE009
；
S4、水位现场实时测量方法：将全站仪立于与标识点通视良好的安全地点，针对水迹到达的标识点
Figure 803881DEST_PATH_IMAGE010
，测量不少于2测回数的垂直角
Figure 516622DEST_PATH_IMAGE011
，微移测距目标测取距离
Figure 253765DEST_PATH_IMAGE012
，按
Figure 684746DEST_PATH_IMAGE013
计算该标识点
Figure 782015DEST_PATH_IMAGE014
的高程值并取剔除粗差后的平均值，其中，
Figure 552525DEST_PATH_IMAGE015
为全站仪仪器视线高，即测站点高程与全站仪仪器高之和；
Figure 709837DEST_PATH_IMAGE016
为垂直角指标差；
Figure 375917DEST_PATH_IMAGE017
为球气差改正值；
Figure 11298DEST_PATH_IMAGE018
为大气折光系数；
Figure 698631DEST_PATH_IMAGE019
为地球半径6369km；
Figure 26844DEST_PATH_IMAGE020
为全站仪的发散角；
Figure 917571DEST_PATH_IMAGE021
的高程值
Figure 887801DEST_PATH_IMAGE022
，即
Figure 429641DEST_PATH_IMAGE023
时水位；测量全部或大部分标识点高程，即可获取整个水位过程。
进一步，所述引起水位急速涨落事件的类型包括堰塞湖形成或溃决、堤坝溃决的不可预见的事件。
进一步，所述特定河段指引起水位急速涨落事件影响的上、下游河段，包括水文站、防洪控制点的河段。
进一步，应急递测系为满足所述引起水位急速涨落事件处置要求，根据水位转折点分阶段递次开展的观测任务。
进一步，在所述急速涨落水位递次预测方法中，所述专业预测预报模型或方法包括基于水文学、水力学、统计学为原理的模型或方法。
进一步，在所述急速涨落水位递次预测方法中，所述转折点指因人为干扰或突发事件导致水位涨落趋势发生变化的时间点。
进一步，在所述标识点递次选择与固定方法中，所述牢固的天然或人工构造物包括超过量程的水位自记井身、石壁、坚固的房屋墙壁、电线杆不易冲毁或损坏物体。
进一步，在所述水迹观测与记载方法中，所述安全地点指观测点附近，位于可能影响最高水位以上，能确保人员安全的地方。
进一步，在所述水迹观测与记载方法中，所述水迹观测包括采用目视、望远镜、照像机、高清摄像机、经纬仪、全站仪方式观测水面情况。
进一步，在所述水位现场实时测量方法，所述现场实时测量指在引起水位急速涨落事件河段现场自发生至处理结束的全过程直接观测，区别于引起水位急速涨落事件处置结束后为收集资料而开展的特征水位调查测量。
本发明的有益效果为：解决了因急速涨落导致水文站水位超量程或自记设备失效引起的观测过程中断；无水位设施河段无法开展水位过程现场观测；特征水位事后调查精度不足等问题，并确保观测人员生命安全。
附图说明
图1 为本发明一种急速涨落水位全过程应急递测方法的结构流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，一种急速涨落水位全过程应急递测方法,包括下步骤：
S1、急速涨落水位递次预测方法：根据引起水位急速涨落事件的类型和事件发生时的水雨情特点，采用专业预测预报模型和方法，开展特定河段水位涨落变化趋势及转折点预估，针对实际转折点递次开展水位过程预报；
S2、标识点递次选择与固定方法：根据水位过程预报成果，确定水位涨落范围及涨落率，在牢固的天然或人工构造物上选择具有明显辨识特征的点作为标识点；
若相邻标识点间距较大，采用粘贴、捆绑或刻画的反光明显的贴条、标尺或印记补充标识点，并将所有标识点递次编号
Figure 928755DEST_PATH_IMAGE024
，水文站仅对超出水位测量范围的标识点进行编号；若时间或条件允许，先按水位现场实时测量方法测量所有标识点
Figure 306778DEST_PATH_IMAGE024
的高程值
Figure 283962DEST_PATH_IMAGE025
；
S3、水迹观测与记载方法：在与标识点通视良好的安全地点，依据水位过程预报成果、前期水迹观测及水位测量耗时规律，递推下一次水迹观测和水位测量时水迹到达位置，提前将水迹观测仪器对准距水迹最近的标识点，观测水迹与标识点之间的关系，并记录水迹到达标识点
Figure 945887DEST_PATH_IMAGE026
的时间
Figure 615903DEST_PATH_IMAGE027
；若所有标识点
Figure 933752DEST_PATH_IMAGE028
的高程值已测，则同时记载水迹到达标识点
Figure 465358DEST_PATH_IMAGE029
的时间
Figure 981790DEST_PATH_IMAGE030
和对应的高程
Figure 822707DEST_PATH_IMAGE031
；
S4、水位现场实时测量方法：将全站仪立于与标识点通视良好的安全地点，针对水迹到达的标识点
Figure 690169DEST_PATH_IMAGE032
，测量不少于2测回数的垂直角
Figure 762817DEST_PATH_IMAGE033
，微移测距目标测取距离
Figure 399335DEST_PATH_IMAGE034
，按
Figure 411153DEST_PATH_IMAGE035
计算该标识点
Figure 234753DEST_PATH_IMAGE036
的高程值并取剔除粗差后的平均值，其中，
Figure 373741DEST_PATH_IMAGE037
为全站仪仪器视线高，即测站点高程与全站仪仪器高之和；
Figure 802448DEST_PATH_IMAGE038
为垂直角指标差；
Figure 985168DEST_PATH_IMAGE039
为球气差改正值；
Figure 561643DEST_PATH_IMAGE040
为大气折光系数；
Figure 488011DEST_PATH_IMAGE041
为地球半径6369km；
Figure 318695DEST_PATH_IMAGE042
为全站仪的发散角；
Figure 734632DEST_PATH_IMAGE043
的高程值
Figure 532824DEST_PATH_IMAGE044
，即
Figure 748036DEST_PATH_IMAGE045
时水位；测量全部或大部分标识点高程，即可获取整个水位过程。
所述引起水位急速涨落事件的类型包括堰塞湖形成或溃决、堤坝溃决的不可预见的事件。
所述特定河段指引起水位急速涨落事件影响的上、下游河段，包括水文站、防洪控制点的河段。
应急递测系为满足所述引起水位急速涨落事件处置要求，根据水位转折点分阶段递次开展的观测任务。
在所述急速涨落水位递次预测方法中，所述专业预测预报模型或方法包括基于水文学、水力学、统计学为原理的模型或方法。
在所述急速涨落水位递次预测方法中，所述转折点指因人为干扰或突发事件导致水位涨落趋势发生变化的时间点。
在所述标识点递次选择与固定方法中，所述牢固的天然或人工构造物包括超过量程的水位自记井身、石壁、坚固的房屋墙壁、电线杆不易冲毁或损坏物体。
在所述水迹观测与记载方法中，所述安全地点指观测点附近，位于可能影响最高水位以上，能确保人员安全的地方。
在所述水迹观测与记载方法中，所述水迹观测包括采用目视、望远镜、照像机、高清摄像机、经纬仪、全站仪方式观测水面情况。
在所述水位现场实时测量方法，所述现场实时测量指在引起水位急速涨落事件河段现场自发生至处理结束的全过程直接观测，区别于引起水位急速涨落事件处置结束后为收集资料而开展的特征水位调查测量。
实施例一
（1）急速涨落水位递次预测
根据引起水位急速涨落事件的类型和事件发生时的水雨情特点，采用专业预测预报模型或方法，开展特定河段水位涨落变化趋势及转折点预估，针对实际转折点递次开展水位过程预报。
如堰塞湖形成上游可采用降雨产汇等各类模型预测水位上涨过程，下游可采用天然退水曲线等不同方法预测水位下降过程；预估到达堰塞湖顶部溃决或人工干预顶部溃决的时间作为转折点，上游转换为动力波等各类水力学模型预测水位急速下降过程，下游转换为溃坝洪水等断波类模型预测水位急速上涨过程。
（2）标识点递次选择与固定
根据水位过程预报成果，确定水位涨落范围及涨落率，在已有水文站判别水位涨落是否超出水位观测范围。针对无水位观测设施和水文站超出水位观测范围河段，在超过量程的水位自记井身、石壁、坚固的房屋墙壁、电线杆等不易冲毁或损坏物体上选择具有明显辨识特征的点作为标识点。若相邻标识点间距较大，采用粘贴、捆绑或刻画等反光明显的贴条、标尺或印记补充标识点，并将所有标识点递次编号
Figure 151335DEST_PATH_IMAGE046
，水文站仅对超出水位测量范围的标识点进行编号。
（3）水迹观测与记载
在位于可能影响最高水位以上，能确保人员安全，与标识点通视良好的地点，依据水位过程预报成果、前期水迹观测及水位测量耗时规律，递推下一次水迹观测和水位测量时水迹到达位置，提前将水迹观测仪器和全站仪视线对准距水迹最近的标识点，采用目视、望远镜、照像机、高清摄像机、经纬仪、全站仪等方式观测水迹与标识点之间的关系，并记录水迹到达标识点
Figure 941437DEST_PATH_IMAGE047
的时间
Figure 492504DEST_PATH_IMAGE048
。
如时间和条件许可，可先期按（4）测量所有标识点
Figure 774056DEST_PATH_IMAGE049
的高程值
Figure 828600DEST_PATH_IMAGE050
，后期只记录水迹到达标识点
Figure 524023DEST_PATH_IMAGE051
的时间
Figure 296807DEST_PATH_IMAGE052
，或采用高清摄像机连续不间断记录到所有标识点的到达时间及对应的高程，亦可获取整个水位过程。
（4）水位现场实时测量
通过先期设置或临时设置在安全地点的测量基准点，将全站仪立于与标识点通视良好的基准点上，针对水迹到达的标识点
Figure 119401DEST_PATH_IMAGE053
，测取不少于2测回数的垂直角
Figure 294030DEST_PATH_IMAGE054
，微移测距目标测取距离
Figure 425934DEST_PATH_IMAGE055
，按
Figure 420435DEST_PATH_IMAGE056
计算该标识点
Figure 46720DEST_PATH_IMAGE057
的高程值并取剔除粗差后的平均值，其中，
Figure 75856DEST_PATH_IMAGE058
为全站仪仪器视线高，即测站点高程与全站仪仪器高之和；
Figure 113082DEST_PATH_IMAGE059
为垂直角指标差；
Figure 860458DEST_PATH_IMAGE060
为球气差改正值；
Figure 24854DEST_PATH_IMAGE061
为大气折光系数；
Figure 111759DEST_PATH_IMAGE062
为地球半径6369km；
Figure 319886DEST_PATH_IMAGE063
为全站仪的发散角。
Figure 288979DEST_PATH_IMAGE064
的高程值
Figure 506334DEST_PATH_IMAGE065
，即
Figure 986426DEST_PATH_IMAGE066
时水位。测量全部或大部分标识点高程，即可获取整个水位过程。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种急速涨落水位全过程应急递测方法，其特征在于，包括下步骤：
S1、急速涨落水位递次预测方法：根据引起水位急速涨落事件的类型和事件发生时的水雨情特点，采用专业预测预报模型和方法，开展特定河段水位涨落变化趋势及转折点预估，针对实际转折点递次开展水位过程预报；
S2、标识点递次选择与固定方法：根据水位过程预报成果，确定水位涨落范围及涨落率，在牢固的天然或人工构造物上选择具有明显辨识特征的点作为标识点；
若相邻标识点间距较大，采用粘贴、捆绑或刻画的反光明显的贴条、标尺或印记补充标识点，并将所有标识点递次编号
Figure 200970DEST_PATH_IMAGE001
，水文站仅对超出水位测量范围的标识点进行编号；若时间或条件允许，先按水位现场实时测量方法测量所有标识点
Figure 649269DEST_PATH_IMAGE002
的高程值
Figure 713826DEST_PATH_IMAGE003
；
S3、水迹观测与记载方法：在与标识点通视良好的安全地点，依据水位过程预报成果、前期水迹观测及水位测量耗时规律，递推下一次水迹观测和水位测量时水迹到达位置，提前将水迹观测仪器对准距水迹最近的标识点，观测水迹与标识点之间的关系，并记录水迹到达标识点
Figure 640194DEST_PATH_IMAGE004
的时间
Figure 985725DEST_PATH_IMAGE005
；若所有标识点
Figure 339346DEST_PATH_IMAGE006
的高程值已测，则同时记载水迹到达标识点
Figure 871958DEST_PATH_IMAGE007
的时间
Figure 352749DEST_PATH_IMAGE008
和对应的高程
Figure 552787DEST_PATH_IMAGE009
；
S4、水位现场实时测量方法：将全站仪立于与标识点通视良好的安全地点，针对水迹到达的标识点
Figure 77309DEST_PATH_IMAGE010
，测量不少于2测回数的垂直角
Figure 362797DEST_PATH_IMAGE011
，微移测距目标测取距离
Figure 381699DEST_PATH_IMAGE012
，按
Figure 170664DEST_PATH_IMAGE013
计算该标识点
Figure 131667DEST_PATH_IMAGE014
的高程值并取剔除粗差后的平均值，其中，
Figure 904450DEST_PATH_IMAGE015
为全站仪仪器视线高，即测站点高程与全站仪仪器高之和；
Figure 461465DEST_PATH_IMAGE016
为垂直角指标差；
Figure 636094DEST_PATH_IMAGE017
为球气差改正值；
Figure 502419DEST_PATH_IMAGE018
为大气折光系数；
Figure 496920DEST_PATH_IMAGE019
为地球半径6369km；
Figure 106893DEST_PATH_IMAGE020
为全站仪的发散角；
Figure 883831DEST_PATH_IMAGE021
的高程值
Figure 186637DEST_PATH_IMAGE022
，即
Figure 668434DEST_PATH_IMAGE023
时水位；测量全部或大部分标识点高程，即可获取整个水位过程。
2.根据权利要求1所述的一种急速涨落水位全过程应急递测方法，其特征在于：所述引起水位急速涨落事件的类型包括堰塞湖形成或溃决、堤坝溃决的不可预见的事件。
3.根据权利要求1所述的一种急速涨落水位全过程应急递测方法，其特征在于：所述特定河段指引起水位急速涨落事件影响的上、下游河段，包括水文站、防洪控制点的河段。
4.根据权利要求1所述的一种急速涨落水位全过程应急递测方法，其特征在于：应急递测系为满足所述引起水位急速涨落事件处置要求，根据水位转折点分阶段递次开展的观测任务。
5.根据权利要求1所述的一种急速涨落水位全过程应急递测方法，其特征在于：在所述急速涨落水位递次预测方法中，所述专业预测预报模型或方法包括基于水文学、水力学、统计学为原理的模型或方法。
6.根据权利要求1所述的一种急速涨落水位全过程应急递测方法，其特征在于：在所述急速涨落水位递次预测方法中，所述转折点指因人为干扰或突发事件导致水位涨落趋势发生变化的时间点。
7.根据权利要求1所述的一种急速涨落水位全过程应急递测方法，其特征在于：在所述标识点递次选择与固定方法中，所述牢固的天然或人工构造物包括超过量程的水位自记井身、石壁、坚固的房屋墙壁、电线杆不易冲毁或损坏物体。
8.根据权利要求1所述的一种急速涨落水位全过程应急递测方法，其特征在于：在所述水迹观测与记载方法中，所述安全地点指观测点附近，位于可能影响的最高水位以上，且能确保人员安全的地方。
9.根据权利要求1所述的一种急速涨落水位全过程应急递测方法，其特征在于：在所述水迹观测与记载方法中，所述水迹观测包括采用目视、望远镜、照像机、高清摄像机、经纬仪、全站仪方式观测水面的情况。
10.根据权利要求1所述的一种急速涨落水位全过程应急递测方法，其特征在于：在所述水位现场实时测量方法，所述现场实时测量指在引起水位急速涨落事件河段现场自发生至处理结束的全过程直接观测，区别于引起水位急速涨落事件处置结束后为收集资料而开展的特征水位调查测量。
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