CN115130935A - 生态海堤防灾减灾效能分析方法、装置、电子设备及介质 - Google Patents

生态海堤防灾减灾效能分析方法、装置、电子设备及介质 Download PDF

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CN115130935A CN202211062126.2A CN202211062126A CN115130935A CN 115130935 A CN115130935 A CN 115130935A CN 202211062126 A CN202211062126 A CN 202211062126A CN 115130935 A CN115130935 A CN 115130935A
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Abstract

本发明涉及水利工程技术，揭露了一种生态海堤防灾减灾效能分析方法，包括：对目标海堤进行海堤生态化；对目标生态海堤建立三维空间流体动力；以及进行堤身波浪爬高模拟及堤顶越浪模拟，得到越浪量指标；计算目标生态海堤的波流底部切应力，建立泥沙运动模型，利用泥沙运动模型计算泥沙悬移质泥沙输运量和推移质泥沙运移量；根据泥沙悬移质泥沙输运量和推移质泥沙运移量计算海岸床面变化指标，根据海岸床面变化指标确定目标生态海堤的堤前滩涂发育指标；根据越浪量指标和堤前滩涂发育指标计算目标生态海堤的防灾减灾效能等级。本发明还提出一种生态海堤防灾减灾效能分析装置、电子设备以及介质。本发明可以提高生态海堤防灾减灾时的效能。

Description

生态海堤防灾减灾效能分析方法、装置、电子设备及介质
技术领域
本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种生态海堤防灾减灾效能分析方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。
背景技术
随着经济的发展和人们生活水平的提高，滨海地区成为人们旅游度假的首选地区，但为了保护生态海堤的环境，提高生态海堤的防灾减灾效能，需要对生态海堤的全方面进行评估，以进行生态海堤的防灾减灾效能评估。
现有的生态海堤防灾减灾效能分析多为通过生态优先的评价体系，利用新材料、新技术进行实践和应用。例如，可通过植物、石头和其他有机结构材料进行海岸线管理实践。但实际应用中，生态海堤的潜堤、堤前浅滩和海堤堤身都会影响生态海堤的防灾减灾效能，仅考虑单一影响因素，可能导致对生态海堤的防灾减灾效能评估过于片面，从而对进行生态海堤防灾减灾时的效能较低。
发明内容
本发明提供一种生态海堤防灾减灾效能分析方法、装置及计算机可读存储介质，其主要目的在于解决进行生态海堤防灾减灾时的效能较低的问题。
为实现上述目的，本发明提供的一种生态海堤防灾减灾效能分析方法，包括：
S1、利用预设的植被、环境友好材料及生态工法对目标海堤进行海堤生态化，得到目标生态海堤；
S2、利用预设的纳维-斯托克斯方程及预设的PIMPLE算法对所述目标生态海堤建立三维空间流体动力，其中所述利用预设的纳维-斯托克斯方程及预设的PIMPLE算法对所述目标生态海堤建立三维空间流体动力，包括：
S21、获取所述目标生态海堤的植物群体的拖曳力和惯性力；
S22、根据预设质量和动量守恒定律、所述拖曳力及所述惯性力对三维不可压缩的纳维-斯托克斯方程进行滤波处理，得到控制方程，其中所述控制方程为：
Figure 589304DEST_PATH_IMAGE001
Figure 695800DEST_PATH_IMAGE002
Figure 500945DEST_PATH_IMAGE003
其中，为体积平均速度，
Figure 475723DEST_PATH_IMAGE004
体积平均有效粘度，
Figure 49924DEST_PATH_IMAGE005
为体积平均动压力，
Figure 327321DEST_PATH_IMAGE006
体积平均密度，
Figure 354183DEST_PATH_IMAGE007
为拖曳力，
Figure 617805DEST_PATH_IMAGE008
为惯性力，其中拖曳力和惯性力是用于考虑本模型中植被引起的动量损失；
S23、利用所述PIMPLE算法对所述控制方程进行求解，得到质量守恒的压力场和速度场；
S24、利用有限体积法对所述控制方程进行网格区域离散，得到网格单元区域；
S25、对所述网格单元区域设置边界条件，利用所述边界条件将所述网格单元区域划分为造波区和消波区；
S26、根据所述压力场、所述速度场、所述造波区及所述消波区建立所述三维空间流体动力；
S3、通过所述三维空间流体动力对所述目标生态海堤进行堤身波浪爬高模拟及堤顶越浪模拟，得到越浪量指标；
S4、利用预设的海岸水动力模型计算所述目标生态海堤的波流底部切应力，根据所述波流底部切应力计算推移质泥沙运移量，利用预设的对流扩散方程计算悬移质泥沙输运量；
S5、利用预设的有限面积法将所述三维空间流体动力映射到二维床面，根据所述泥沙悬移质泥沙输运量和所述推移质泥沙运移量计算所述二维床面变化指标，利用预设的艾克纳方程根据所述二维床面变化指标确定所述目标生态海堤的堤前滩涂发育指标；
S6、根据所述越浪量指标和所述堤前滩涂发育指标计算所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级。
可选地，所述通过所述三维空间流体动力对所述目标生态海堤进行堤身波浪爬高模拟及堤顶越浪模拟，得到越浪量指标，包括：
利用预设的孔隙介质经验公式计算所述目标生态海堤的渗流经验系数：
Figure 312092DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 760391DEST_PATH_IMAGE010
为所述渗流经验系数中的线性项系数，
Figure 540128DEST_PATH_IMAGE011
为所述渗流经验系数中的非线性项系数，
Figure 92594DEST_PATH_IMAGE012
为孔隙率；
通过所述三维空间流体动力根据所述渗流经验系数对所述目标生态海堤进行堤身波浪爬高模拟，得到波浪爬高值；
通过所述三维空间流体动力对所述目标生态海堤进行堤顶越浪模拟，得到平均越浪量；
利用预设加权算法计算所述波浪爬高值和所述平均越浪量的加权越浪指标，将所述加权越浪指标作为所述越浪量指标。
可选地，所述利用预设的海岸水动力模型计算所述目标生态海堤的波流底部切应力，包括：
获取所述目标生态海堤的泥沙颗粒粗糙高度、泥沙输移粗糙高度及海岸床面形态粗糙高度；
利用预设的粗糙高度公式根据所述泥沙颗粒粗糙高度、所述泥沙输移粗糙高度及所述海岸床面形态粗糙高度计算所述目标生态海堤的波流底部粗糙高度：
Figure 438125DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 260588DEST_PATH_IMAGE014
为所述波流底部粗糙高度，
Figure 199725DEST_PATH_IMAGE015
为所述泥沙颗粒粗糙高度，
Figure 867466DEST_PATH_IMAGE016
为所述泥沙输移粗糙高度，
Figure 333083DEST_PATH_IMAGE017
为所述海岸床面形态粗糙高度；
根据所述波流底部粗糙高度确定纯水流底部切应力和纯波浪底部切应力；
利用预设的底部切应力公式根据所述纯水流底部切应力和所述纯波浪底部切应力计算所述波流底部切应力：
Figure 592026DEST_PATH_IMAGE018
其中，
Figure 815197DEST_PATH_IMAGE019
为所述波流底部切应力，
Figure 739159DEST_PATH_IMAGE020
为所述纯水流底部切应力，
Figure 996965DEST_PATH_IMAGE021
为所述纯波浪底部切应力。
可选地，所述利用预设的对流扩散方程计算悬移质泥沙输运量，包括：
获取水流运动过程中的泥沙携带量及水流流速；
利用所述对流扩散方程根据所述泥沙携带量及所述水流流速计算水流运动过程中的泥沙质量浓度：
Figure 957968DEST_PATH_IMAGE022
其中，
Figure 934014DEST_PATH_IMAGE023
为所述泥沙携带量，
Figure 146821DEST_PATH_IMAGE024
为泥沙的质量浓度，
Figure 259134DEST_PATH_IMAGE025
为水流时间，
Figure 656617DEST_PATH_IMAGE026
为所述水流流速在
Figure 854380DEST_PATH_IMAGE027
方向的流速，
Figure 621610DEST_PATH_IMAGE028
为所述水流流速在
Figure 854008DEST_PATH_IMAGE029
方向的流速，
Figure 360076DEST_PATH_IMAGE030
为所述水流流速在
Figure 373031DEST_PATH_IMAGE031
方向的流速，
Figure 989957DEST_PATH_IMAGE032
为偏导函数；
根据所述泥沙质量浓度确定所述悬移质泥沙输运量。
可选地，所述根据所述悬移质泥沙输运量和所述推移质泥沙运移量计算所述二维床面变化指标，包括：
根据所述泥沙悬移质泥沙输运量确定垂直方向上的泥沙交换量；
根据所述推移质泥沙运移量确定水平方向上的泥沙输运量；
利用预设的海岸床面变化公式根据所述泥沙交换量和所述泥沙输运量计算所述海岸床面变化指标：
Figure 14545DEST_PATH_IMAGE033
其中，
Figure 425935DEST_PATH_IMAGE034
为所述海岸床面变化指标，
Figure 660607DEST_PATH_IMAGE035
为海岸床面孔隙率，
Figure 81224DEST_PATH_IMAGE036
为海岸床面高程，
Figure 209586DEST_PATH_IMAGE037
为求偏导符号，
Figure 57456DEST_PATH_IMAGE038
为地形加速因子，
Figure 779425DEST_PATH_IMAGE039
为时间步长，
Figure 738153DEST_PATH_IMAGE040
为在
Figure 737333DEST_PATH_IMAGE041
方向的推移质泥沙运移量，
Figure 756105DEST_PATH_IMAGE042
为在
Figure 903053DEST_PATH_IMAGE043
方向的推移质泥沙运移量，
Figure 727789DEST_PATH_IMAGE044
为所述泥沙交换量，
Figure 643793DEST_PATH_IMAGE045
为所述泥沙输运量。
可选地，所述利用预设的艾克纳方程根据所述二维床面变化指标确定所述目标生态海堤的堤前滩涂发育指标，包括：
根据所述二维床面变化指标确定所述目标生态海堤的床面变化值；
利用所述艾克纳方程根据所述床面变化值计算所述目标生态海堤的堤前滩涂发育指标：
Figure 521881DEST_PATH_IMAGE046
其中，
Figure 156125DEST_PATH_IMAGE047
为所述堤前滩涂发育指标，
Figure 518973DEST_PATH_IMAGE048
为滩涂发育的时间，
Figure 289483DEST_PATH_IMAGE049
为床面的孔隙率，
Figure 587740DEST_PATH_IMAGE050
为所述床面变化值，
Figure 443701DEST_PATH_IMAGE051
为常数，一般取正值，
Figure 610240DEST_PATH_IMAGE052
为偏导函数。
可选地，所述根据所述越浪量指标和所述堤前滩涂发育指标计算所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级，包括：
利用预设的层次分析法确定所述越浪量指标的第一权重，以及确定所述堤前滩涂发育指标的第二权重；
利用加权均值算法计算所述第一权重和所述第二权重的加权均值；
根据所述加权均值确定所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级。
为了解决上述问题，本发明还提供一种生态海堤防灾减灾效能分析装置，所述装置包括：
海堤生态化模块，用于利用预设的植被、环境友好材料及生态工法对目标海堤进行海堤生态化，得到目标生态海堤；
三维空间流体动力建立模块，用于利用预设的纳维-斯托克斯方程及预设的PIMPLE算法对所述目标生态海堤建立三维空间流体动力；
越浪量指标模拟模块，用于通过所述三维空间流体动力对所述目标生态海堤进行堤身波浪爬高模拟及堤顶越浪模拟，得到越浪量指标；
波流底部切应力计算模块，用于利用预设的海岸水动力模型计算所述目标生态海堤的波流底部切应力，根据所述波流底部切应力计算推移质泥沙运移量，利用预设的对流扩散方程计算悬移质泥沙输运量；
堤前滩涂发育指标确定模块，用于利用预设的有限面积法将所述三维空间流体动力映射到二维床面，根据所述泥沙悬移质泥沙输运量和所述推移质泥沙运移量计算所述二维床面变化指标，利用预设的艾克纳方程根据所述二维床面变化指标确定所述目标生态海堤的堤前滩涂发育指标；
防灾减灾效能等级计算模块，用于根据所述越浪量指标和所述堤前滩涂发育指标计算所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级。
为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述所述的生态海堤防灾减灾效能分析方法。
为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个计算机程序，所述至少一个计算机程序被电子设备中的处理器执行以实现上述所述的生态海堤防灾减灾效能分析方法。
本发明实施例能够通过对目标生态海堤进行生态化，进而对目标生态海堤建立三维空间流体动力，通过三维空间流体动力对目标生态海堤进行堤身爬高模拟和堤顶越浪模拟，可实现根据越浪量指标衡量防波堤和护岸工程有效性和安全性，并根据目标生态海堤的波流底部切应力建立泥沙运动模型，计算泥沙模型后，将泥沙悬移质泥沙输运量和推移质泥沙运移量传给地形演变模型，用来确定海岸床面变化指标，进而根据海岸床面变化指标确定目标生态海堤的堤前滩涂发育指标，根据越浪量指标和堤前滩涂发育指标判断所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级，可提高目标生态海堤的防灾减灾效能，因此本发明提出的生态海堤防灾减灾效能分析方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，可以解决进行生态海堤防灾减灾时的效能较低的问题。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的生态海堤防灾减灾效能分析方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的建立三维空间流体动力的流程示意图；
图3为本发明一实施例提供的模拟越浪量指标的流程示意图；
图4为本发明一实施例提供的应用场景示意图；
图5为本发明一实施例提供的生态海堤防灾减灾效能分析装置的功能模块图；
图6为本发明一实施例提供的实现所述生态海堤防灾减灾效能分析方法的电子设备的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请实施例提供一种生态海堤防灾减灾效能分析方法。所述生态海堤防灾减灾效能分析方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本申请实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述生态海堤防灾减灾效能分析方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行，所述软件可以是区块链平台。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。所述服务器可以是独立的服务器，也可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、内容分发网络(ContentDeliveryNetwork，CDN)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。
参照图1所示，为本发明一实施例提供的生态海堤防灾减灾效能分析方法的流程示意图。在本实施例中，所述生态海堤防灾减灾效能分析方法包括：
S1、利用预设的植被、环境友好材料及生态工法对目标海堤进行海堤生态化，得到目标生态海堤；
本发明实施例中，所述海堤生态化是指利用植被、环境友好材料和工法结合，对已建海堤进行改造，在不降低物理防护能力的基础上，提升其生态连通性和生态服务功能。生态海堤自海向内陆包括潜堤、堤前浅滩和海堤堤身三个系统。
示例性地，应采用绿色环保、适宜当地海域生态系统的无害化材料，以有利于植物生长和藻类，促进生物多样性恢复，其中适宜种植植物的迎海坡，应进行植被覆盖，背海坡在满足对越浪水体抗冲要求的前提下，以灌草结合的方式进行植被覆盖，海堤生态化建设应调查分析当地水文、地质、地形、生物等自然条件，优化海堤工程设计，采取工程措施和生物措施，减缓修建海堤对生态系统的不利影响。
S2、利用预设的纳维-斯托克斯方程及预设的PIMPLE算法对所述目标生态海堤建立三维空间流体动力；
本发明实施例中，所述纳维-斯托克斯方程是描述粘性不可压缩流体动量守恒的运动方程，简称N-S方程，以及所述两相流求解器是OpenFOAM开源代码中的两相流求解器，OpenFOAM是作为计算流体动力学开源程序包，以其易扩展性、并行计算稳定高效和求解方法先进等特点在计算流体力学流域得到了广泛的应用。
本发明实施例中，参图2所示，所述利用预设的纳维-斯托克斯方程及预设的PIMPLE算法对所述目标生态海堤建立三维空间流体动力，包括：
S21、获取所述目标生态海堤的植物群体的拖曳力和惯性力；
S22、根据预设质量和动量守恒定律、所述拖曳力及所述惯性力对三维不可压缩的纳维-斯托克斯方程进行滤波处理，得到控制方程，其中所述控制方程为：
Figure 766415DEST_PATH_IMAGE053
Figure 297890DEST_PATH_IMAGE054
其中，
Figure 828097DEST_PATH_IMAGE055
为体积平均速度，
Figure 470431DEST_PATH_IMAGE056
体积平均有效粘度，
Figure 277850DEST_PATH_IMAGE005
为体积平均动压力，
Figure 980227DEST_PATH_IMAGE057
体积平均密度，
Figure 748463DEST_PATH_IMAGE058
为拖曳力，
Figure 194488DEST_PATH_IMAGE059
为惯性力，其中拖曳力和惯性力是用于考虑本模型中植被引起的动量损失；
S23、利用所述PIMPLE算法对所述控制方程进行求解，得到质量守恒的压力场和速度场；
S24、利用有限体积法对所述控制方程进行网格区域离散，得到网格单元区域；
S25、对所述网格单元区域设置边界条件，利用所述边界条件将所述网格单元区域划分为造波区和消波区；
S26、根据所述压力场、所述速度场、所述造波区及所述消波区建立所述三维空间流体动力。
详细地，可利用具有阻力获取功能的扭矩测量仪器获取所述目标生态海堤的植物群体的拖曳力和惯性力，其中根据所述拖曳力和所述惯性力系数可以模拟沿程植物群体产生的动量阻尼；
详细地，利用有限体积法对控制方程进行离散，将计算区域划分为有限个规则或者不规则的微小网格单元，对每个单元分别进行质量和动量的平衡计算，采用PIMPLE算法离散方程，可以得到质量守恒的压力场和速度场，可以保证控制方程具有守恒特性，在有限容积离散中，时间项的离散采用欧拉格式，对时间项进行离散，可以得到某个时间点的流场信息，在水流流动较快的时候，需要的时间步长较小，因此采用PIMPLE算法将每个时间步长内看成一种稳态的流动，当按照稳态的求解器求解到一定程度的时候，采用标准的piso对控制方程做最后一步求解。
具体地，可根据边界条件将所述网格区域划分为造波区和消波区，其中，可采用数值边界造波，即通过固定边界上设定波浪解析解或者数据解得到水质点流速来实现造波，可采用主动消波技术进行消波，通过加入校正速度边界地方法进行实现，消波的作用主要是由于数值波浪水槽都是有限长度的，需要消除出传播至水槽壁面处波浪，避免其发生反射，还需要消除由于结构物的存在反射回造波边界的波浪，也就是所谓的二次反射。
进一步地，在模拟中，为观察粘性流体数值造波的效果，需要实时追踪自由液面的各项物理参数，可以采用两相流求解器使用VOF（Volumeof Fluid）流体体积法跟踪自由表面的波动，从而获取液体和气体两相流交界面的参数，即用体积分数
Figure 121993DEST_PATH_IMAGE060
表示液体体积在计算网格中所占的比例，当
Figure 995271DEST_PATH_IMAGE061
时表示液体，当
Figure 735956DEST_PATH_IMAGE062
时表示气体，当
Figure 251251DEST_PATH_IMAGE063
时表示气液分界面，此外在模拟波浪时波浪遇到障碍物后会发生剧烈变形，因此要利用修正的湍流模型模拟植被近区湍流涡动，可考虑湍流各向异性效应，增加快速流动计算的准确性。
S3、通过所述三维空间流体动力对所述目标生态海堤进行堤身波浪爬高模拟及堤顶越浪模拟，得到越浪量指标；
本发明实施例中，所述堤身波浪爬高模拟是在不同的堤身试验高度对所述目标生态海堤进行测试，得到所述目标生态海堤的越浪量，通过越浪量对所述目标生态海堤进行进一步地评估，波浪爬高和越浪量是衡量防波堤和护岸工程有效性和安全性地一个重要指标。
本发明实施例中，参图3所示，所述通过所述三维空间流体动力对所述目标生态海堤进行堤身波浪爬高模拟及堤顶越浪模拟，得到越浪量指标，包括：
S31、利用预设的孔隙介质经验公式计算所述目标生态海堤的渗流经验系数：
Figure 970945DEST_PATH_IMAGE064
其中，
Figure 77441DEST_PATH_IMAGE065
为所述渗流经验系数中的线性项系数，
Figure 617007DEST_PATH_IMAGE066
为所述渗流经验系数中的非线性项系数，
Figure 342518DEST_PATH_IMAGE039
为孔隙率；
S32、通过所述三维空间流体动力根据所述渗流经验系数对所述目标生态海堤进行堤身波浪爬高模拟，得到波浪爬高值；
S33、通过所述三维空间流体动力对所述目标生态海堤进行堤顶越浪模拟，得到平均越浪量；
S34、利用预设加权算法计算所述波浪爬高值和所述平均越浪量的加权越浪指标，将所述加权越浪指标作为所述越浪量指标。
详细地，根据孔隙介质经验公式得到线性项系数和非线性项系数可以为更好地模拟研究真实工况下的斜坡堤越浪做准备，此外，可利用所述三维空间流体动力构造数值波浪水槽，在模拟堤身波浪爬高的过程中，可以观测出在不同的试验波高情况下，可以得到不同的波浪爬高值。
具体地，随着模拟时间的增长，累计越浪量持续增加，当入射波为不规则波时，每次发生越浪时其水量并不是恒定的，存在最大的单波越浪，取越浪时间内的越浪来个计算平均就可以得到平均越浪量，例如在有效波高7.1厘米情况下的堤顶每厘米越浪历时，假设总计算时长为220秒，取20秒-200秒（100个波）时间内的越浪量计算平均可以得到平均越浪量。
进一步地，波浪爬高和越浪量是衡量防波堤和护岸工程有效性和安全性地一个重要指标，对所述波浪爬高值和所述平均越浪量进行加权求和，可以得到不同的加权越浪指标，所述加权越浪指标数值越大，则表示越浪量指标越大，防波堤和护岸工程有效性和安全性就越高，相反地，所述加权越浪指标数值越小，则表示越浪量指标越小，防波堤和护岸工程有效性和安全性就越低。
S4、利用预设的海岸水动力模型计算所述目标生态海堤的波流底部切应力，根据所述波流底部切应力计算推移质泥沙运移量，利用预设的对流扩散方程计算悬移质泥沙输运量；
本发明实施例中，所述波流底部切应力是在近岸水动力和泥沙运动的模拟中一个非常重要的指标，所述海岸水动力模型采用非结构化网格，可以较好地描述复杂岸线或建筑物，同时也可以对区域进行局部加密，海岸水动力模型采用内外模分离算法，由外模计算水位和垂向平均流速，内模计算三维流速、温度和盐度等物理量，可以有效提高计算效率。
本发明实施例中，所述利用预设的海岸水动力模型计算所述目标生态海堤的波流底部切应力，包括：
获取所述目标生态海堤的泥沙颗粒粗糙高度、泥沙输移粗糙高度及海岸床面形态粗糙高度；
利用预设的粗糙高度公式根据所述泥沙颗粒粗糙高度、所述泥沙输移粗糙高度及所述海岸床面形态粗糙高度计算所述目标生态海堤的波流底部粗糙高度：
Figure 916718DEST_PATH_IMAGE067
其中，
Figure 194116DEST_PATH_IMAGE068
为所述波流底部粗糙高度，
Figure 486557DEST_PATH_IMAGE069
为所述泥沙颗粒粗糙高度，
Figure 999447DEST_PATH_IMAGE070
为所述泥沙输移粗糙高度，
Figure 693733DEST_PATH_IMAGE071
为所述海岸床面形态粗糙高度；
根据所述波流底部粗糙高度确定纯水流底部切应力和纯波浪底部切应力；
利用预设的底部切应力公式根据所述纯水流底部切应力和所述纯波浪底部切应力计算所述波流底部切应力：
Figure 142032DEST_PATH_IMAGE072
其中，
Figure 656190DEST_PATH_IMAGE073
为所述波流底部切应力，
Figure 51399DEST_PATH_IMAGE074
为所述纯水流底部切应力，
Figure 537876DEST_PATH_IMAGE075
为所述纯波浪底部切应力。
详细地，可利用具有泥沙颗粒分析功能的光电颗粒分析仪器获取所述目标生态海堤的泥沙颗粒粗糙高度、泥沙输移粗糙高度及海岸床面形态粗糙高度，其中光电颗粒分析仪器是在断面上取多线多点分别分析。
具体地，所述纯水流底部切应力是在水流作用下的底部切应力，所述纯波浪底部切应力是在波浪作用下的底部切应力。
本发明实施例中，所述泥沙运动模型是在海岸水动力模型中实现的，泥沙输运根据相关波浪要素和流场进行计算，主要包含悬移质运动和推移质运动两部分，所述根据所述波流底部切应力建立泥沙运动模型，根据所述波流底部切应力确定泥沙的沙文尺度，得到悬移质输沙运动方程，根据悬移质输沙运动方程确定所述泥沙运动模型。
本发明实施例中，所述根据所述波流底部切应力计算泥沙悬移质泥沙输运量，包括：
获取所述波流底部切应力的方向向量；
利用预设的输沙率公式根据所述方向向量计算所述推移质泥沙运移量：
Figure 94759DEST_PATH_IMAGE076
其中，
Figure 158530DEST_PATH_IMAGE077
为所述推移质泥沙运移量，
Figure 91851DEST_PATH_IMAGE078
为在
Figure 183566DEST_PATH_IMAGE027
方向的推移质泥沙运移量，
Figure 911350DEST_PATH_IMAGE079
为在
Figure 462417DEST_PATH_IMAGE080
方向的推移质泥沙运移量，
Figure 199429DEST_PATH_IMAGE081
为纯水流底部切应力在
Figure 722815DEST_PATH_IMAGE082
方向的方向向量，
Figure 559183DEST_PATH_IMAGE083
为纯水流底部切应力在
Figure 535230DEST_PATH_IMAGE085
方向的方向向量，
Figure 872670DEST_PATH_IMAGE086
为纯水流底部切应力。
详细地，目标生态海堤的源汇项由冲刷通量和淤积通量两部分组成，根据所述泥沙运动模型可以确定泥沙向上扩散的上层泥沙悬移质泥沙输运量和泥沙向下扩散的下层泥沙悬移质泥沙输运量，将所述上层泥沙悬移质泥沙输运量和所述下层泥沙悬移质泥沙输运量相加可得到所述泥沙悬移质泥沙输运量。
具体地，所述推移质泥沙运移量是指在单位时间内通过河流断面地推移质沙量，常以泥沙质量表示，根据所述波流底部切应力的方向向量可以确定确定河流断面整体的推移沙质量。
本发明实施例中，所述利用预设的对流扩散方程计算悬移质泥沙输运量，包括：
获取水流运动过程中的泥沙携带量及水流流速；
利用所述对流扩散方程根据所述泥沙携带量及所述水流流速计算水流运动过程中的泥沙质量浓度：
Figure 984983DEST_PATH_IMAGE087
其中，
Figure 507100DEST_PATH_IMAGE023
为所述泥沙携带量，
Figure 704863DEST_PATH_IMAGE024
为泥沙的质量浓度，
Figure 49257DEST_PATH_IMAGE025
为水流时间，
Figure 78392DEST_PATH_IMAGE026
为所述水流流速在
Figure 256564DEST_PATH_IMAGE027
方向的流速，
Figure 207202DEST_PATH_IMAGE028
为所述水流流速在
Figure 824129DEST_PATH_IMAGE029
方向的流速，
Figure 973350DEST_PATH_IMAGE030
为所述水流流速在
Figure 650319DEST_PATH_IMAGE031
方向的流速，
Figure 511090DEST_PATH_IMAGE032
为偏导函数；
根据所述泥沙质量浓度确定所述悬移质泥沙输运量。
详细地，可采用获取区域水流中的泥沙携带量及水流流速，从而估计出水流运动过程中的泥沙携带量及水流流速。
具体地，所述对流扩散方程表征了流动系统的质量传递规律，对流扩散方程右端第一项为扩散项，左端第二项为对流项，对流和扩散由流体携带的某种物理量的变化过程，因此求解此方程可得出水流运动过程中的浓度分布，从而才能确定床面的悬移质泥沙输运量。S5、利用预设的有限面积法将所述三维空间流体动力映射到二维床面，根据所述泥沙悬移质泥沙输运量和所述推移质泥沙运移量计算所述二维床面变化指标，以及利用预设的艾克纳方程根据所述二维床面变化指标确定所述目标生态海堤的堤前滩涂发育指标；
本发明实施例中，利用有限面积法将三维空间流体动力映射到二维床面，可以根据床面的变化，进一步确定堤前滩涂变化，使生态海堤经过床面变化后会影响海岸动力传播过程，使海岸动力传播、动力减弱、悬沙落淤、床面变化四个过程实现全耦合，使与实际情况进行相符。
本发明实施例中，所述海岸床面变化指标是悬移质运动导致的变化和推移质运动导致的变化之和。
本发明实施例中，所述根据所述悬移质泥沙输运量和所述推移质泥沙运移量计算所述二维床面变化指标，包括：
根据所述泥沙悬移质泥沙输运量确定垂直方向上的泥沙交换量；
根据所述推移质泥沙运移量确定水平方向上的泥沙输运量；
利用预设的海岸床面变化公式根据所述泥沙交换量和所述泥沙输运量计算所述二维床面变化指标：
Figure 931707DEST_PATH_IMAGE088
其中，
Figure 935435DEST_PATH_IMAGE089
为所述海岸床面变化指标，
Figure 783306DEST_PATH_IMAGE090
为海岸床面孔隙率，
Figure 380640DEST_PATH_IMAGE091
为海岸床面高程，
Figure 339369DEST_PATH_IMAGE052
为求偏导符号，
Figure 463183DEST_PATH_IMAGE092
为地形加速因子，
Figure 216375DEST_PATH_IMAGE093
为时间步长，
Figure 550273DEST_PATH_IMAGE094
为在
Figure 312693DEST_PATH_IMAGE095
方向的推移质泥沙运移量，
Figure 291013DEST_PATH_IMAGE096
为在
Figure 480686DEST_PATH_IMAGE080
方向的推移质泥沙运移量，
Figure 787034DEST_PATH_IMAGE097
为所述泥沙交换量，
Figure 87565DEST_PATH_IMAGE098
为所述泥沙输运量。
详细地，每个泥沙组分的输移由悬移质输沙和推移质输沙共同决定。其中，悬移质输沙导致底床顶层与水体间发生垂向上的泥沙交换，而推移质输沙则在底床顶层中发生水平方向的泥沙输运。当泥沙输移计算后，活跃层和底床各层厚度将重新计算，最后底床表层的变量（如泥沙属性）将进行更新。
本发明实施例中，所述堤前滩涂发育指标是指堤前滩涂的面积、滩涂的冲淤变化趋势，以及海岸滩涂具有蓄洪抗旱、稳定海堤、缓冲风暴潮侵袭、控制土壤侵蚀等多种功能，因此，滩涂的冲淤变化对于海岸带的开发管理、工程建设和生态系统的保护具有重要的意义。
本发明实施例中，所述利用预设的艾克纳方程根据所述二维床面变化指标确定所述目标生态海堤的堤前滩涂发育指标，包括：
根据所述二维床面变化指标确定所述目标生态海堤的床面变化值；
利用所述艾克纳方程根据所述床面变化值计算所述目标生态海堤的堤前滩涂发育指标：
Figure 185971DEST_PATH_IMAGE099
其中，
Figure 546545DEST_PATH_IMAGE100
为所述堤前滩涂发育指标，
Figure 102640DEST_PATH_IMAGE101
为滩涂发育的时间，
Figure 206862DEST_PATH_IMAGE102
为床面的孔隙率，
Figure 159775DEST_PATH_IMAGE103
为所述床面变化值，
Figure 691250DEST_PATH_IMAGE051
为常数，一般取正值，
Figure 300086DEST_PATH_IMAGE104
为偏导函数。
详细地，当所述床面变化值越大时，表明所述目标生态海堤的泥沙变化量就会非常大，即在海堤岸面会出现冲淤现象，将泥沙淤积；此外，当所述泥沙变化量比较大时，所述目标生态海堤的堤前滩涂面积也会增大，即当泥沙增多时，目标生态海堤的堤前滩涂面积会增大，相反地，当泥沙减少时，目标生态海堤的堤前滩涂面积也会变小。
具体地，当所述堤前滩涂面积增大时，表示所述目标生态海堤的堤前滩涂发育指标较好，当所述堤前滩涂面积变小时，表示所述目标生态海堤的堤前滩涂发育指标变差，对海岸带的开发管理、工程建设和生态系统的保护的效能就会较低。
进一步地，艾克纳方程描述河流在河流作用下，沉积物搬运过程的质量守恒定理，河底的高度会随累积的沉积物而渐渐增加，会因沉积物随着河流而渐渐下降，根据床面随着时间的变化，滩涂发育也会随着时间变化。
S6、根据所述越浪量指标和所述堤前滩涂发育指标计算所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级。
本发明实施例中，所述防灾减灾效能等级是指根据越浪量指标和堤前滩涂发育指标对目标生态海堤防灾减灾效能的评估，所述防灾减灾效能等级越高，则表明目标生态海堤的防灾减灾效能就越好。
本发明实施例中，所述根据所述越浪量指标和所述堤前滩涂发育指标计算所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级，包括：
利用预设的层次分析法确定所述越浪量指标的第一权重，以及确定所述堤前滩涂发育指标的第二权重；
利用加权均值算法计算所述第一权重和所述第二权重的加权均值；
根据所述加权均值确定所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级。
详细地，所述层次分析法是指将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法，是一种层次权重决策分析方法。首先利用所述层次分析法确定所述越浪量指标特征矩阵；计算所述特征矩阵的权重向量；对所述权重向量进行归一化处理，得到所述越浪量指标第一权重。
示例性地，当所述加权均值为0-50，表示所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级为低等级，当所述加权均值为50-80，表示所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级为中等级，当所述加权均值为80-100，表示所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级为高等级。
本发明实施例能够通过对目标生态海堤进行生态化，进而对目标生态海堤建立三维空间流体动力，通过三维空间流体动力对目标生态海堤进行堤身爬高模拟和堤顶越浪模拟，可实现根据越浪量指标衡量防波堤和护岸工程有效性和安全性，并根据目标生态海堤的波流底部切应力建立泥沙运动模型，计算泥沙模型后，将泥沙悬移质泥沙输运量和推移质泥沙运移量传给地形演变模型，用来确定海岸床面变化指标，进而根据海岸床面变化指标确定目标生态海堤的堤前滩涂发育指标，根据越浪量指标和堤前滩涂发育指标判断所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级，可提高目标生态海堤的防灾减灾效能，因此本发明提出的生态海堤防灾减灾效能分析方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，可以解决进行生态海堤防灾减灾时的效能较低的问题。其中一实施例的应用场景示意图如图4所示。
如图5所示，是本发明一实施例提供的生态海堤防灾减灾效能分析装置的功能模块图。
本发明所述生态海堤防灾减灾效能分析装置100可以安装于电子设备中。根据实现的功能，所述生态海堤防灾减灾效能分析装置100可以包括海堤生态化模块101、三维空间流体动力建立模块102、越浪量指标模拟模块103、波流底部切应力计算模块104、堤前滩涂发育指标确定模块105及防灾减灾效能等级计算模块106。本发明所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。
在本实施例中，关于各模块/单元的功能如下：
所述海堤生态化模块101，用于利用预设的植被、环境友好材料及生态工法对目标海堤进行海堤生态化，得到目标生态海堤；
所述三维空间流体动力建立模块102，用于利用预设的纳维-斯托克斯方程及预设的PIMPLE算法对所述目标生态海堤建立三维空间流体动力；
所述越浪量指标模拟模块103，用于通过所述三维空间流体动力对所述目标生态海堤进行堤身波浪爬高模拟及堤顶越浪模拟，得到越浪量指标；
所述波流底部切应力计算模块104，用于利用预设的海岸水动力模型计算所述目标生态海堤的波流底部切应力，根据所述波流底部切应力计算推移质泥沙运移量，利用预设的对流扩散方程计算悬移质泥沙输运量；
所述堤前滩涂发育指标确定模块105，用于利用预设的有限面积法将所述三维空间流体动力映射到二维床面，根据所述泥沙悬移质泥沙输运量和所述推移质泥沙运移量计算所述二维床面变化指标，利用预设的艾克纳方程根据所述二维床面变化指标确定所述目标生态海堤的堤前滩涂发育指标；
所述防灾减灾效能等级计算模块106，用于根据所述越浪量指标和所述堤前滩涂发育指标计算所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级。
详细地，本发明实施例中所述生态海堤防灾减灾效能分析装置100中所述的各模块在使用时采用与上述图1至图3中所述的生态海堤防灾减灾效能分析方法一样的技术手段，并能够产生相同的技术效果，这里不再赘述。
如图6所示，是本发明一实施例提供的实现生态海堤防灾减灾效能分析方法的电子设备的结构示意图。
所述电子设备1可以包括处理器10、存储器11、通信总线12以及通信接口13，还可以包括存储在所述存储器11中并可在所述处理器10上运行的计算机程序，如生态海堤防灾减灾效能分析程序。
其中，所述处理器10在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器（Central Processing unit，CPU）、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器10是所述电子设备的控制核心（ControlUnit），利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器11内的程序或者模块（例如执行生态海堤防灾减灾效能分析程序等），以及调用存储在所述存储器11内的数据，以执行电子设备的各种功能和处理数据。
所述存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如：SD或DX存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器11在一些实施例中可以是电子设备的内部存储单元，例如该电子设备的移动硬盘。所述存储器11在另一些实施例中也可以是电子设备的外部存储设备，例如电子设备上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡（Smart Media Card， SMC）、安全数字（Secure Digital，SD）卡、闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器11还可以既包括电子设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器11不仅可以用于存储安装于电子设备的应用软件及各类数据，例如生态海堤防灾减灾效能分析程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述通信总线12可以是外设部件互连标准（peripheral componentinterconnect，简称PCI）总线或扩展工业标准结构（extended industry standardarchitecture，简称EISA）总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器11以及至少一个处理器10等之间的连接通信。
所述通信接口13用于上述电子设备与其他设备之间的通信，包括网络接口和用户接口。可选地，所述网络接口可以包括有线接口和/或无线接口（如WI-FI接口、蓝牙接口等），通常用于在该电子设备与其他电子设备之间建立通信连接。所述用户接口可以是显示器（Display）、输入单元（比如键盘（Keyboard）），可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
图中仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图中示出的结构并不构成对所述电子设备的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
例如，尽管未示出，所述电子设备还可以包括给各个部件供电的电源（比如电池），优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器10逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
所述电子设备1中的所述存储器11存储的生态海堤防灾减灾效能分析程序是多个指令的组合，在所述处理器10中运行时，可以实现：
利用预设的植被、环境友好材料及生态工法对目标海堤进行海堤生态化，得到目标生态海堤；
利用预设的纳维-斯托克斯方程及预设的PIMPLE算法对所述目标生态海堤建立三维空间流体动力；
通过所述三维空间流体动力对所述目标生态海堤进行堤身波浪爬高模拟及堤顶越浪模拟，得到越浪量指标；
利用预设的海岸水动力模型计算所述目标生态海堤的波流底部切应力，根据所述波流底部切应力计算推移质泥沙运移量，利用预设的对流扩散方程计算悬移质泥沙输运量；
利用预设的有限面积法将所述三维空间流体动力映射到二维床面，根据所述泥沙悬移质泥沙输运量和所述推移质泥沙运移量计算所述二维床面变化指标，利用预设的艾克纳方程根据所述二维床面变化指标确定所述目标生态海堤的堤前滩涂发育指标；
根据所述越浪量指标和所述堤前滩涂发育指标计算所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级。
具体地，所述处理器10对上述指令的具体实现方法可参考附图对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
进一步地，所述电子设备1集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。所述计算机可读存储介质可以是易失性的，也可以是非易失性的。例如，所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序在被电子设备的处理器所执行时，可以实现：
利用预设的植被、环境友好材料及生态工法对目标海堤进行海堤生态化，得到目标生态海堤；
利用预设的纳维-斯托克斯方程及预设的PIMPLE算法对所述目标生态海堤建立三维空间流体动力；
通过所述三维空间流体动力对所述目标生态海堤进行堤身波浪爬高模拟及堤顶越浪模拟，得到越浪量指标；
利用预设的海岸水动力模型计算所述目标生态海堤的波流底部切应力，根据所述波流底部切应力计算推移质泥沙运移量，利用预设的对流扩散方程计算悬移质泥沙输运量；
利用预设的有限面积法将所述三维空间流体动力映射到二维床面，根据所述泥沙悬移质泥沙输运量和所述推移质泥沙运移量计算所述二维床面变化指标，利用预设的艾克纳方程根据所述二维床面变化指标确定所述目标生态海堤的堤前滩涂发育指标；
根据所述越浪量指标和所述堤前滩涂发育指标计算所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。
本申请实施例可以基于人工智能技术对相关的数据进行获取和处理。其中，人工智能（Artificial Intelligence，AI)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。
此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一、第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种生态海堤防灾减灾效能分析方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、利用预设的植被、环境友好材料及生态工法对目标海堤进行海堤生态化，得到目标生态海堤；
S2、利用预设的纳维-斯托克斯方程及预设的PIMPLE算法对所述目标生态海堤建立三维空间流体动力，其中所述利用预设的纳维-斯托克斯方程及预设的PIMPLE算法对所述目标生态海堤建立三维空间流体动力，包括：
S21、获取所述目标生态海堤的植物群体的拖曳力和惯性力；
S22、根据预设质量和动量守恒定律、所述拖曳力及所述惯性力对三维不可压缩的纳维-斯托克斯方程进行滤波处理，得到控制方程，其中所述控制方程为：
Figure 48915DEST_PATH_IMAGE001
Figure 871378DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 59783DEST_PATH_IMAGE003
为体积平均速度，
Figure 993104DEST_PATH_IMAGE004
体积平均有效粘度，
Figure 193141DEST_PATH_IMAGE005
为体积平均动压力，
Figure 186504DEST_PATH_IMAGE006
体积平均密度，
Figure 612938DEST_PATH_IMAGE007
为拖曳力，
Figure 349950DEST_PATH_IMAGE008
为惯性力，其中拖曳力和惯性力是用于考虑本模型中植被引起的动量损失；
S23、利用所述PIMPLE算法对所述控制方程进行求解，得到质量守恒的压力场和速度场；
S24、利用有限体积法对所述控制方程进行网格区域离散，得到网格单元区域；
S25、对所述网格单元区域设置边界条件，利用所述边界条件将所述网格单元区域划分为造波区和消波区；
S26、根据所述压力场、所述速度场、所述造波区及所述消波区建立所述三维空间流体动力；
S3、通过所述三维空间流体动力对所述目标生态海堤进行堤身波浪爬高模拟及堤顶越浪模拟，得到越浪量指标；
S4、利用预设的海岸水动力模型计算所述目标生态海堤的波流底部切应力，根据所述波流底部切应力计算推移质泥沙运移量，利用预设的对流扩散方程计算悬移质泥沙输运量；
S5、利用预设的有限面积法将所述三维空间流体动力映射到二维床面，根据所述泥沙悬移质泥沙输运量和所述推移质泥沙运移量计算所述二维床面变化指标，利用预设的艾克纳方程根据所述二维床面变化指标确定所述目标生态海堤的堤前滩涂发育指标；
S6、根据所述越浪量指标和所述堤前滩涂发育指标计算所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级。
2.如权利要求1所述的生态海堤防灾减灾效能分析方法，其特征在于，所述通过所述三维空间流体动力对所述目标生态海堤进行堤身波浪爬高模拟及堤顶越浪模拟，得到越浪量指标，包括：
利用预设的孔隙介质经验公式计算所述目标生态海堤的渗流经验系数：
Figure 607756DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 834338DEST_PATH_IMAGE010
为所述渗流经验系数中的线性项系数，
Figure 544805DEST_PATH_IMAGE011
为所述渗流经验系数中的非线性项系数，
Figure 508344DEST_PATH_IMAGE012
为孔隙率；
通过所述三维空间流体动力根据所述渗流经验系数对所述目标生态海堤进行堤身波浪爬高模拟，得到波浪爬高值；
通过所述三维空间流体动力对所述目标生态海堤进行堤顶越浪模拟，得到平均越浪量；
利用预设加权算法计算所述波浪爬高值和所述平均越浪量的加权越浪指标，将所述加权越浪指标作为所述越浪量指标。
3.如权利要求1所述的生态海堤防灾减灾效能分析方法，其特征在于，所述利用预设的海岸水动力模型计算所述目标生态海堤的波流底部切应力，包括：
获取所述目标生态海堤的泥沙颗粒粗糙高度、泥沙输移粗糙高度及海岸床面形态粗糙高度；
利用预设的粗糙高度公式根据所述泥沙颗粒粗糙高度、所述泥沙输移粗糙高度及所述海岸床面形态粗糙高度计算所述目标生态海堤的波流底部粗糙高度：
Figure 886235DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 18139DEST_PATH_IMAGE014
为所述波流底部粗糙高度，
Figure 481482DEST_PATH_IMAGE015
为所述泥沙颗粒粗糙高度，
Figure 232400DEST_PATH_IMAGE016
为所述泥沙输移粗糙高度，
Figure 464798DEST_PATH_IMAGE017
为所述海岸床面形态粗糙高度；
根据所述波流底部粗糙高度确定纯水流底部切应力和纯波浪底部切应力；
利用预设的底部切应力公式根据所述纯水流底部切应力和所述纯波浪底部切应力计算所述波流底部切应力：
Figure 767604DEST_PATH_IMAGE018
其中，
Figure 983821DEST_PATH_IMAGE019
为所述波流底部切应力，
Figure 600748DEST_PATH_IMAGE020
为所述纯水流底部切应力，
Figure 874603DEST_PATH_IMAGE021
为所述纯波浪底部切应力。
4.如权利要求1所述的生态海堤防灾减灾效能分析方法，其特征在于，所述利用预设的对流扩散方程计算悬移质泥沙输运量，包括：
获取水流运动过程中的泥沙携带量及水流流速；
利用所述对流扩散方程根据所述泥沙携带量及所述水流流速计算水流运动过程中的泥沙质量浓度：
Figure 551572DEST_PATH_IMAGE022
其中，
Figure 786244DEST_PATH_IMAGE023
为所述泥沙携带量，
Figure 941282DEST_PATH_IMAGE024
为泥沙的质量浓度，
Figure 85956DEST_PATH_IMAGE025
为水流时间，
Figure 668247DEST_PATH_IMAGE026
为所述水流流速在
Figure 390215DEST_PATH_IMAGE027
方向的流速，
Figure 348944DEST_PATH_IMAGE028
为所述水流流速在
Figure 98856DEST_PATH_IMAGE029
方向的流速，
Figure 117628DEST_PATH_IMAGE030
为所述水流流速在
Figure 530155DEST_PATH_IMAGE031
方向的流速，
Figure 89312DEST_PATH_IMAGE032
为偏导函数；
根据所述泥沙质量浓度确定所述悬移质泥沙输运量。
5.如权利要求1所述的生态海堤防灾减灾效能分析方法，其特征在于，所述根据所述悬移质泥沙输运量和所述推移质泥沙运移量计算所述二维床面变化指标，包括：
根据所述泥沙悬移质泥沙输运量确定垂直方向上的泥沙交换量；
根据所述推移质泥沙运移量确定水平方向上的泥沙输运量；
利用预设的海岸床面变化公式根据所述泥沙交换量和所述泥沙输运量计算所述海岸床面变化指标：
Figure 5315DEST_PATH_IMAGE033
其中，
Figure 132671DEST_PATH_IMAGE034
为所述海岸床面变化指标，
Figure 766915DEST_PATH_IMAGE035
为海岸床面孔隙率，
Figure 129763DEST_PATH_IMAGE036
为海岸床面高程，
Figure 900273DEST_PATH_IMAGE037
为求偏导符号，
Figure 447798DEST_PATH_IMAGE038
为地形加速因子，
Figure 569338DEST_PATH_IMAGE039
为时间步长，
Figure 470298DEST_PATH_IMAGE040
为在
Figure 360893DEST_PATH_IMAGE027
方向的推移质泥沙运移量，
Figure 830052DEST_PATH_IMAGE041
为在
Figure 438888DEST_PATH_IMAGE042
方向的推移质泥沙运移量，
Figure 346801DEST_PATH_IMAGE043
为所述泥沙交换量，
Figure 154220DEST_PATH_IMAGE044
为所述泥沙输运量。
6.如权利要求1至5中任一项所述的生态海堤防灾减灾效能分析方法，其特征在于，所述利用预设的艾克纳方程根据所述二维床面变化指标确定所述目标生态海堤的堤前滩涂发育指标，包括：
根据所述二维床面变化指标确定所述目标生态海堤的床面变化值；
利用所述艾克纳方程根据所述床面变化值计算所述目标生态海堤的堤前滩涂发育指标：
Figure 856597DEST_PATH_IMAGE045
其中，
Figure 375565DEST_PATH_IMAGE046
为所述堤前滩涂发育指标，
Figure 556010DEST_PATH_IMAGE047
为滩涂发育的时间，
Figure 483515DEST_PATH_IMAGE048
为床面的孔隙率，
Figure 356793DEST_PATH_IMAGE049
为所述床面变化值，
Figure 612325DEST_PATH_IMAGE050
为常数，一般取正值，
Figure 596462DEST_PATH_IMAGE051
为偏导函数。
7.如权利要求1所述的生态海堤防灾减灾效能分析方法，其特征在于，所述根据所述越浪量指标和所述堤前滩涂发育指标计算所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级，包括：
利用预设的层次分析法确定所述越浪量指标的第一权重，以及确定所述堤前滩涂发育指标的第二权重；
利用加权均值算法计算所述第一权重和所述第二权重的加权均值；
根据所述加权均值确定所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级。
8.一种生态海堤防灾减灾效能分析装置，其特征在于，所述装置包括：
海堤生态化模块，用于利用预设的植被、环境友好材料及生态工法对目标海堤进行海堤生态化，得到目标生态海堤；
三维空间流体动力建立模块，用于利用预设的纳维-斯托克斯方程及预设的PIMPLE算法对所述目标生态海堤建立三维空间流体动力；
越浪量指标模拟模块，用于通过所述三维空间流体动力对所述目标生态海堤进行堤身波浪爬高模拟及堤顶越浪模拟，得到越浪量指标；
波流底部切应力计算模块，用于利用预设的海岸水动力模型计算所述目标生态海堤的波流底部切应力，根据所述波流底部切应力计算推移质泥沙运移量，利用预设的对流扩散方程计算悬移质泥沙输运量；
堤前滩涂发育指标确定模块，用于利用预设的有限面积法将所述三维空间流体动力映射到二维床面，根据所述泥沙悬移质泥沙输运量和所述推移质泥沙运移量计算所述二维床面变化指标，利用预设的艾克纳方程根据所述二维床面变化指标确定所述目标生态海堤的堤前滩涂发育指标；
防灾减灾效能等级计算模块，用于根据所述越浪量指标和所述堤前滩涂发育指标计算所述目标生态海堤的防灾减灾效能等级。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至7中任意一项所述的生态海堤防灾减灾效能分析方法。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的生态海堤防灾减灾效能分析方法。
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