CN115659686B - 一种复杂河型断面法河道沿程槽蓄量批量计算方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种复杂河型断面法河道沿程槽蓄量批量计算方法，包括以下具体步骤：按顺序排列断面，将每个干流、支流、分汊河段以上下游、从左岸至右岸顺序按树结构组织，按先序遍历方式排列河段，从而排列断面；处理在支流汇入干流处断面，在支流河口添加一个与上游最近一个断面完全相同的断面，并给定两断面的间距；将以上信息与相关计算数据汇列成表；处理分汊处断面过水面积的分配；根据处理后每个断面过水面积，按列表顺序计算各河段河道沿程槽蓄量。本申请优化传统复杂河型在计算河道槽蓄量时在河流支流处的计算精度，并通过描述河道干支流、主支汊之间的关系，按一定顺序排列断面间的先后关系，实现河道沿程槽蓄量一次性批量计算。

Description

一种复杂河型断面法河道沿程槽蓄量批量计算方法

技术领域

本申请涉及地理信息系统技术领域，具体涉及一种复杂河型断面法河道沿程槽蓄量批量计算方法。

背景技术

断面法计算槽蓄量是河道槽蓄量计算的常用方法之一，河道横断面通常沿河道相隔一定距离连续布设。水文领域常利用河道横断面数据，以相邻两断面的过水面积为两底面，断面间距为高，计算某水面下的体积作为断面间的河道槽蓄量。按断面布设顺序逐一计算相邻断面间的槽蓄量即为河道沿程槽蓄量计算。

相邻两个断面间的槽蓄量v计算公式为：

式中，a₁为上断面过水面积，a₂为下断面过水面积，d为两断面间距离。

现有河道槽蓄量计算有以下不足：

1)河道分汊处槽蓄量计算不准确

如图1，对于分汊处S1-S7、S1-S2、S1-S9三组断面间的槽蓄量，通常在计算时有三种方法：

①直接计算，即以S1的过水面积为上断面面积，以S7、S2、S9的过水面积为3个下断面面积，分别计算S1-S7、S1-S2、S1-S9三组断面间的槽蓄量。

②根据河道经过断面S7、S2、S9的分流比分配断面S1的过水面积a₁为a_1-7、a_1-2、a_1-9，分别参与断面S1-S7、S1-S2、S1-S9间的槽蓄量计算，但实际情况下，分流比随来水条件不同而变化，不为定值。

③根据断面S7、S2、S9的过水面积比分配断面S1的过水面积为a_1-7、a_1-2，a_1-9代替原S1的过水面积，参与断面S1-S2、S1-S7、S1-S9间的槽蓄量计算。

以上方法在计算断面S1分别与分汊断面S7、S2、S9间的槽蓄量不尽合理。

2)在支流与干流汇口处槽蓄量损失

由于测量条件原因在支流断面有时不能布设在支流汇入口，在计算时将导致支流最后一个断面与支流汇入口处的槽蓄量未计算，造成计算槽蓄量结果偏小。

3)在计算沿程槽蓄量时会因为河道存在干流支流、主汊支汊，甚至支汊嵌套等复杂情形而不便于一次性批量计算。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种复杂河型断面法河道沿程槽蓄量批量计算方法，优化传统复杂河型在计算河道槽蓄量时在河流支流处的计算精度，并通过描述河道干支流、主支汊之间的关系，按一定顺序排列断面间的先后关系，实现河道沿程槽蓄量一次性批量计算。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请实施例提供一种复杂河型断面法河道沿程槽蓄量批量计算方法，包括以下具体步骤：

按顺序排列断面，对每个干流、支流、分汊河段，从上游至下游、从左岸至右岸，按树结构方式组织，按先序遍历方式排列顺序，从而排列河段上的断面

处理在支流汇入干流处断面，在支流河口添加一个与上游最近一个断面完全相同的断面，并给定两断面的间距，即在支流断面排序的最后再增加一个断面；

将以上信息与相关计算数据汇列成表；

处理分汊处断面过水面积的分配；

根据处理后每个断面过水面积，按列表顺序批量计算各河段河道沿程槽蓄量。

所述按顺序排列断面具体为，在复杂河型的河道中，指定其中一支为干流，其余分支为支流；若在干流或支流上出现分汊，或分汊嵌套出现时，则在每个分汊处指定一条为主汊，其他为支汊，将所有干流、支流、主汊、支汊河段，按从上至下游、从左岸至右岸，按树结构将各河段组织后，按先序遍历的方式排序河段，各河段上布设的断面也按上游至下游的顺序排序，对于每个分汊河段，分汊前、汇集后的第一个断面也属于该河段上的断面，并纳入该河段排序，则所有断面随河段排序同时完成排序。

将以上信息与相关计算数据汇列成表具体为，先分河段按顺序排列各断面，每个断面的信息还包括断面数据、计算水位、与上断面间的距离，然后按从左至右的顺序标记每个分汊河道分汊前、汇集后断面被分配至各分汊后的编号，作为在批量计算时断面面积分配的顺序标识，将编号填入上断面分配编号列与下断面分配编号列的对应单元格中。

处理分汊处断面过水面积的分配具体为，计算各分汊在分汊后或汇集前第一个断面的水面宽之比，将分汊前或汇集后的第一个干流断面水面宽按其比例分配，分别计算每段水面下的断面过水面积，作为计算每个分汊处槽蓄量时的断面过水面积。未参与面积分配的断面过水面积则直接根据断面数据与计算水位得出，将所有断面过水面积计算结果填入对应的上断面分配面积列或下断面分配面积列的对应单元格中。

所述根据处理后每个断面过水面积，按列表顺序计算各河段河道沿程槽蓄量中，上断面过水面积在上断面分配面积列中的单元格中获取，下断面过水面积在下断面分配面积列中的单元格中获取。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)在计算河道分汊处槽蓄量时，更加合理的分配了参与计算的断面面积，使得计算结果更加准确。

(2)充分考虑了无数据区域的槽蓄量的计算，使槽蓄量更接近真实值。

(3)用顺序列表描述了复杂河型中干支流、主支汊间的顺序关系，使河道沿程槽蓄量可一次性批量计算。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是复杂河型下的断面布置图。

图2是分汊处断面过水面积分配方法图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

如图1和图2所示，本发明提供了一种复杂河型断面法河道沿程槽蓄量批量计算方法，包括以下具体步骤：

步骤1：对每个干流、支流、分汊河段，从上游至下游、从左岸至右岸，按树结构方式组织，按先序遍历方式排列顺序，从而排列河段上的断面。

即：

干流：S1-S2-S3-S4-S5-S6；

分汊1：S1-S7-S8-S4；

分汊2：S2-S13-S11；

分汊3：S1-S9-S10-S11-S12-S5；

支流：S14-S15。

步骤2：S15为支流Q距汇入口前最后一个断面，且距支流河口距离为d₁₅，在支流河口处添加与S15相同断面S15`，支流断面顺序排列后即为S14-S15-S15`。

步骤3：将以上信息与每个断面的计算水位、与上断面间的距离(第一个断面为0)等信息汇列成表，并按从左至右的顺序标注每个分汊河道分汊前、汇集后断面被分配至各河段后的序号。对于分汊前断面S1、S2，汇集后断面S4、S5、S11，先按标识将需分配面积的断面分组且按顺序排列(见表1)，即：

断面S1在分汊1、干流P、分汊2上分配编号依次为S1-1、S1-2、S1-3，

断面S2在干流P、分汊3上分配编号依次为S2-1、S2-2，

断面S4在干流P、分汊1上分配编号依次为S4-1，S4-2，

断面S5在干流P、分汊2上分配编号依次为S5-1，S5-2，

断面S11在分汊2、分汊3上分配编号依次为S11-1，S11-2。

步骤4：批量计算每个断面的过水面积。一般情况下，各断面的水面宽与过水面积均由“断面数据”列与“计算水位”列即可求出。按上述过水面积分配方案，计算断面S1的过水面积a₁将分割为a_1-7、a_1-2、a_1-9，分别对应于S1-S7、S1-S2、S1-S9三组断面间槽蓄量计算时的上断面过水面积，并填入“上断面分配面积”列，断面编码为S1的单元格中。其中，a₁的分割方法为：在断面S1处，若分汊后断面S7、S2、S9的水面宽为w7、w2、w9，则将断面S1在水面线的w7:w2:w9三处将S1的面积a1分为三部分,面积分别为a_1-7、a_1-2、a_1-9(如图2)。同理，对于S2可得a_2-3，a_2-13，并填入“上断面分配面积”列，断面编码为S2的单元格中；对于汇集后断面S4可得a_3-4、a_8-4，S5可得a_4-5、a_12-5，S11可得a_13-11、a_10-11，并分别填入“下断面分配面积”列，断面编码为S4、S5、S11的单元格中(见表1)。

表1断面法槽蓄量批量计算表

步骤5：按断面间槽蓄量计算公式批量计算两相邻断面间的槽蓄量。其中，上断面过水面积在“上断面分配面积”列中的单元格中获取，下断面过水面积在“下断面分配面积”列中的单元格中获取。如计算断面S1-S2间槽蓄量时，S1为上断面、S2为下断面，则上断面过水面积取“上断面分配面积”列中的a_1-2，下断面过水面积取“下断面分配面积”列中的a2，断面间距取“断面间距”列中的d_1-2，根据断面法槽蓄量计算公式断面S1-S2间槽蓄量V_1-2有：

同理，根据表1可按顺序批量求得所有相邻断面间的槽蓄量。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种复杂河型断面法河道沿程槽蓄量批量计算方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

按顺序排列断面，对每个干流、支流、分汊河段，从上游至下游、从左岸至右岸按树结构方式组织，按先序遍历方式排列顺序，从而排列河段上的断面；

处理在支流汇入干流处断面，在支流河口添加一个与上游最近一个断面完全相同的断面，并给定两断面的间距，即在支流断面排序的最后再增加一个断面；

将以上信息与相关计算数据汇列成表；

处理分汊处断面过水面积的分配；

根据处理后每个断面过水面积，按列表顺序计算各河段河道沿程槽蓄量；

所述按树结构排列断面具体为，在复杂河型的河道中，指定其中一支为干流，其余分支为支流；若在干流或支流上出现分汊，或分汊嵌套出现时，则在每个分汊处指定一条为主汊，其他为支汊，将所有干流、支流、主汊、支汊河段，按从上至下游、从左岸至右岸，按树结构将各河段组织后，按先序遍历的方式排序河段，各河段上布设的断面也按上游至下游的顺序排序，对于每个分汊河段，分汊前、汇集后的第一个断面也属于该河段上的断面，并纳入该河段排序，则所有断面随河段排序同时完成排序；

将以上信息与相关计算数据汇列成表具体为，先分河段按顺序排列各断面，每个断面的信息还包括断面数据、计算水位、与上断面间的距离，然后按从左至右的顺序标记每个分汊河道分汊前、汇集后断面被分配至各分汊后的编号，作为在批量计算时断面面积分配的顺序标识，将编号填入上断面分配编号列与下断面分配编号列的对应单元格中。

2.根据权利要求1所述的一种复杂河型断面法河道沿程槽蓄量批量计算方法，其特征在于，处理分汊处断面过水面积的分配具体为，计算各分汊在分汊后或汇集前第一个断面的水面宽之比，将分汊前或汇集后的第一个断面水面宽按其比例分配，分别计算每段水面下的断面过水面积，作为计算每个分汊处槽蓄量时的断面过水面积，未参与面积分配的断面过水面积则直接根据断面数据与计算水位得出，将所有断面过水面积计算结果填入对应的上断面分配面积列或下断面分配面积列的对应单元格中。

3.根据权利要求1所述的一种复杂河型断面法河道沿程槽蓄量批量计算方法，其特征在于，所述根据处理后每个断面过水面积，按列表顺序计算各河段河道沿程槽蓄量中，上断面过水面积在上断面分配面积列中的单元格中获取，下断面过水面积在下断面分配面积列中的单元格中获取。