CN115840975A - 一种风暴潮增水漫堤预警方法、系统、装置和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风暴潮增水漫堤预警方法、系统、装置和存储介质，可广泛应用于气象和水文预警技术领域。风暴潮增水漫堤预警方法包括以下步骤：获取实时水位数据和实时波高数据；构建三维风暴潮数学模型；获取台风风场信息、上游流量边界信息和外海潮位边界信息；基于所述三维风暴潮数学模型，得到风暴潮水位预测数据；获取波浪爬高计算公式和越浪量计算公式；计算目标波浪爬高数据和目标越浪量数据；根据所述目标波浪爬高数据和目标越浪量数据与堤顶高程的比较关系进行漫堤预警。本申请实施例通过波浪爬高、越浪量公式计算波浪爬高及越浪量，结合风暴潮水位预测数据，更能反映海堤实际的波浪爬高及越浪情况，从而提高风暴潮漫堤预警的精准度。

Description

一种风暴潮增水漫堤预警方法、系统、装置和存储介质

技术领域

本发明涉及气象和水文预警技术领域，尤其是一种风暴潮增水漫堤预警方法、系统、装置和存储介质。

背景技术

台风诱发的极端风暴潮增水若遇上天文潮大潮，加上台风大浪作用，极易引发海堤漫堤。一旦漫堤，将会造成岸堤破坏，海水倒灌、内涝等灾害。为了减小风暴潮灾害，需要对风暴潮增漫堤水进行准确的预报。现有的漫堤预警方法大致可分为两种：一种是根据堤前风暴潮水位是否超过堤顶高程来判断是否漫堤，但是台风形成的海浪作用于海堤时会沿着堤面爬高翻越海堤，造成堤后低洼区域的内涝灾害；另一种方法是采用相关技术规范提供的经验公式计算波浪爬高和越浪量，结合预报风暴潮水位判断是否漫堤，但是该方法的计算结果往往与实际情况产生较大偏差，从而影响漫堤预警的精准度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种风暴潮增水漫堤预警方法、系统、装置和存储介质，能够更好地反映海堤实际的波浪爬高及越浪情况，有助于提高风暴潮漫堤预警的精准度。

为了达到上述技术目的，本发明实施例所采取的技术方案包括：

一方面，本发明实施例提供了一种风暴潮增水漫堤预警方法，包括：

获取海堤堤前的实时水位数据和实时波高数据；

根据河口与网河区的岸线信息和地形数据构建河口与网河区的三维风暴潮数学模型；

获取台风风场信息、上游流量边界信息和外海潮位边界信息；

将所述台风风场信息、所述上游流量边界信息和所述外海潮位边界信息输入所述三维风暴潮数学模型，得到风暴潮水位预测数据；

获取波浪爬高计算公式和越浪量计算公式；

根据所述风暴潮水位预测数据、所述实时水位数据和所述实时波高数据，采用所述波浪爬高计算公式和所述越浪量计算公式计算得到目标波浪爬高数据和目标越浪量数据；

根据所述目标波浪爬高数据和目标越浪量数据与当前海堤的堤顶高程的比较关系进行漫堤预警。

在本申请的一些实施例中，所述获取波浪爬高计算公式和越浪量计算公式，包括：

获取不同组合的历史水位数据和历史波高数据；

将所述不同组合的历史水位数据和历史波高数据输入海堤断面物理模型，得到波浪爬高计算公式和越浪量计算公式。

在本申请的一些实施例中，所述波浪爬高计算公式包括水平滩地碎石坡面的波浪爬高计算公式、水平滩地植物坡面的波浪爬高计算公式、斜坡滩地碎石坡面的波浪爬高计算公式、斜坡滩地植物坡面的波浪爬高计算公式；

其中，水平滩地碎石坡面的波浪爬高计算公式如下：

P＝1.74*X-1.67；

水平滩地植物坡面的波浪爬高计算公式如下：

P＝1.42*X-2.8；

斜坡滩地碎石坡面的波浪爬高计算公式如下：

P＝3.84*X-3.94；

斜坡滩地植物坡面的波浪爬高计算公式如下：

P＝2.18*X-3.57；

P表示破浪爬高，X表示堤前波高。

在本申请的一些实施例中，所述越浪量计算公式包括水平滩地碎石坡面越浪量计算公式、水平滩地植物坡面越浪量计算公式、斜坡滩地碎石坡面越浪量计算公式，斜坡滩地植物坡面越浪量计算公式；

其中，水平滩地碎石坡面越浪量计算公式如下：

Y＝0.048*X+0.45；

水平滩地植物坡面越浪量计算公式如下：

Y＝0.048*X+0.45；

斜坡滩地碎石坡面越浪量计算公式如下：

Y＝0.048*X+0.45；

斜坡滩地植物坡面越浪量计算公式如下：

Y＝0.048*X+0.45；

Y表示越浪量，X表示堤前波高。

在本申请的一些实施例中，所述三维风暴潮数学模型包括无结构网格，所述无结构网格的垂向采用Sigma网格坐标。

在本申请的一些实施例中，在所述根据河口与网河区的岸线信息和地形数据构建河口与网河区的三维风暴潮数学模型这一步骤后，所述方法还包括以下步骤：

获取历史水位数据；

通过所述历史水位数据对所述三维风暴潮数学模型进行率定验证。

在本申请的一些实施例中，所述根据所述目标波浪爬高数据和目标越浪量数据与当前海堤的堤顶高程的比较关系进行漫堤预警，包括：

当所述目标波浪爬高数据大于等于第一阈值，生成第一预警信号；

当所述目标波浪爬高数据小于第一阈值且大于等于第二阈值，生成第二预警信号；

当所述目标波浪爬高数据小于第二阈值且大于等于第三阈值，生成第三预警信号。

另一方面，本发明实施例提供了一种风暴潮增水漫堤预警系统，包括：

第一模块，用于获取海堤堤前的实时水位数据和实时波高数据；

第二模块，用于根据河口与网河区的岸线信息和地形数据构建河口与网河区的三维风暴潮数学模型；

第三模块，用于获取台风风场信息、上游流量边界信息和外海潮位边界信息；

第四模块，用于将所述台风风场信息、所述上游流量边界信息和所述外海潮位边界信息输入所述三维风暴潮数学模型，得到风暴潮水位预测数据；

第五模块，用于获取波浪爬高计算公式和越浪量计算公式；

第六模块，用于根据所述风暴潮水位预测数据、所述实时水位数据和所述实时波高数据，采用所述波浪爬高计算公式和所述越浪量计算公式计算得到目标波浪爬高数据和目标越浪量数据；

第七模块，用于根据所述目标波浪爬高数据和目标越浪量数据与当前海堤的堤顶高程的比较关系进行漫堤预警。

另一方面，本发明实施例提供了一种风暴潮增水漫堤预警装置，包括：

至少一个存储器，用于存储程序；

至少一个处理器，用于加载所述程序以执行所述的一种风暴潮增水漫堤预警方法。

另一方面，本发明实施例提供了一种存储介质，其中存储有计算机可执行的程序，所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现所述的一种风暴潮增水漫堤预警方法。

本发明实施例提供的一种风暴潮增水漫堤预警方法，具有如下有益效果：

本实施例首先获取海堤堤前的实时水位数据和实时波高数据，再根据河口与网河区的岸线信息和地形数据构建河口与网河区的三维风暴潮数学模型，然后获取台风风场信息、上游流量边界信息和外海潮位边界信息，并将所述台风风场信息、所述上游流量边界信息和所述外海潮位边界信息输入所述三维风暴潮数学模型，得到风暴潮水位预测数据，接着获取波浪爬高计算公式和越浪量计算公式，根据所述风暴潮水位预测数据、所述实时水位数据和所述实时波高数据，采用所述波浪爬高计算公式和所述越浪量计算公式计算得到目标波浪爬高数据和目标越浪量数据，然后根据所述目标波浪爬高数据和目标越浪量数据与当前海堤的堤顶高程的比较关系进行漫堤预警。本申请实施例通过海堤波浪爬高、越浪量公式计算波浪爬高及越浪量，融合数学模型的风暴潮水位预测数据，更能反映海堤实际的波浪爬高及越浪情况，从而提高风暴潮漫堤预警的精准度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员来说，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。

图1为本发明实施例的一种风暴潮增水漫堤预警方法流程示意图；

图2为本发明实施例的一种应用系统的模块示意图；

图3为本发明实施例的泗盛围水文测点的模型计算水位验证结果示意图；

图4为本发明实施例的南沙水文测点的模型计算水位验证结果示意图；

图5为本发明实施例的横门水文测点C的模型计算水位验证结果示意图；

图6为本发明实施例的灯笼山水文测点D的模型计算水位验证结果示意图；

图7为本发明实施例的河口最大水位预报结果图；

图8为本发明实施例的海堤断面物理模型试验图；

图9为本发明实施例的河口海堤断面漫堤预警示意图；

图10为一种风暴潮增水漫堤预警系统的模块示意图；

图11为一种风暴潮增水漫堤预警装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

参照图1，图1是本申请实施例提供的一种风暴潮增水漫堤预警方法的流程示意图。本发明实施例的方法可应用于图2所示应用的漫堤预警模块。在应用过程中，本实施例的方法包括但不限于以下步骤：

步骤110、获取海堤堤前的实时水位数据和实时波高数据；

步骤120、根据河口与网河区的岸线信息和地形数据构建河口与网河区的三维风暴潮数学模型；

步骤130、获取台风风场信息、上游流量边界信息和外海潮位边界信息；

步骤140、将所述台风风场信息、所述上游流量边界信息和所述外海潮位边界信息输入所述三维风暴潮数学模型，得到风暴潮水位预测数据；

步骤150、获取波浪爬高计算公式和越浪量计算公式；

步骤160、根据所述风暴潮水位预测数据、所述实时水位数据和所述实时波高数据，采用所述波浪爬高计算公式和所述越浪量计算公式计算得到目标波浪爬高数据和目标越浪量数据；

步骤170、根据所述目标波浪爬高数据和目标越浪量数据与当前海堤的堤顶高程的比较关系进行漫堤预警。

参照图2，本申请实施例的应用系统包括数据采集模块、数据接收及传输模块、漫堤预警模块和预警产品输出模块。具体地，所述数据采集模块包括相连的水位计、波高计和数据存储器，所述数据存储器连接有蓄电池，以及为所述蓄电池捕获太阳能的太阳能板，所述数据存储器还包括无线数据输出模块。所述水位计采集实时水位数据，所述波高计采集实时波高数据，所述实时水位数据和所述实时波高数据均存储于所述数据存储器中，所述数据存储器通过所述无线数据输出模块向数据接收器输出所述实时水位数据和所述实时波高数据。所述数据接收及传输模块包括相连的通讯模块和数据接收器，所述通讯模块优选为5G通讯模块，所述数据接收器包括电连接有移动通讯基站、计算机和稳压电源。所述数据接收器通过所述5G通讯模块接收到所述数据存储器输出的所述实时水位数据、所述实时波高数据。所述漫堤预警模块包括风暴潮数值预报模块、基于典型海堤断面的物理模型试验模块。在工作过程中，将风速风向、气压、径流、外海潮位输入所述风暴潮数值预报模块，计算出风暴潮水位预测数据，结合所述风暴潮水位预测数据以及所述数据接收器内的所述实时水位数据、所述实时波高数据，基于海堤断面物理模型给出的波浪爬高计算公式和越浪量计算公式，计算波浪爬高和越浪量，从而基于所述波浪爬高与海堤堤顶高程的比较进行风暴潮增水漫堤预警。所述预警产品输出模块可实时输出经由漫堤预警模块得到的所述风暴潮水位预测数据、流速、所述波浪爬高及所述越浪量数据，以供风暴潮防御决策管理参考。

本申请实施例中，在获取海堤堤前的实时水位数据和实时波高数据之前，需要通过采集装置包括水位压力传感器、波高超声传感器采集海堤堤前实时水位、波高数据。

本申请实施例中，本实施例的方法包括根据河口与网河区的岸线信息和地形数据构建河口与网河区的三维风暴潮数学模型。具体地，三维风暴潮数学模型基于静压近似及Boussinesq近似求解三维浅水方程。所述三维风暴潮数学模型求解的主要未知变量包括：自由水面高程、流体速度等。在笛卡尔坐标系统下，三维风暴潮数学模型的主要控制方程包括公式(1)-公式(6)：

/>

其中，(x,y)表示水平笛卡尔坐标，其单位为m；z表示垂向坐标，向上为正，其单位为m；

表示哈密顿算子；t表示时间，其单位为s；η(x,y,t)表示自由水面高程，其单位为m；h(x,y)表示水深，其单位为m；/>

表示水平流速，笛卡尔坐标下两个分量(u,v)，其单位为m/s；w表示垂向流速，其单位为m/s；f表示柯氏力因子，其单位为s-1；g表示重力加速度，其单位为m/s2；ψ(φ,λ)表示潮汐势，其单位为m；α表示有效地球弹性因子；ρ(x,t)表示水的密度，默认参考值ρ₀为1025kg/m3；p_A(x,y,t)表示自由水面大气压强，其单位为N/m2；S,T表示水的温度和盐度，其单位为psu；υ表示垂向涡动粘性系数，其单位为m2/s；μ表示水平涡动粘性系数，其单位为m2/s；κ表示温度和盐度的垂向涡动扩散系数，其单位为m2/s；F_s,F_h表示输移方程中的水平扩散系数；Q表示太阳辐射吸收率，其单位为W/m2；C_p表示水的比热，其单位为J/kg/K。

可以理解的是，在风暴潮增水是大尺度的动力过程，模拟好风暴潮需要建立大范围的模型，同时，珠江口区域精细化模拟需要构建高分辨率的计算网格，为了解决模拟范围、网格分辨率、计算效率的问题，本申请实施例采用两重嵌套的方法进行模拟计算。选用海洋环流模式SELFE建立风暴潮模型，所述模式基于非结构化网格，可精细化拟合复杂岸线和地形，采用半隐式的欧拉-拉格朗日有限元算法求解N-S方程组。所述模式最大的特点是减小CFL条件的限制，在保证计算结果准确的前提下，可以适当放大时间步长，以达到计算精度和计算效率的双赢。

本申请实施例中，获取台风风场信息、上游流量边界信息和外海潮位边界信息是预测风暴潮水位的前提。具体地，大范围的南海模型计算范围为98°E～126°E，0°N～30°N，涵盖整个南海及西北太平洋海域，南边界至卡里马塔海峡、北边界至浙江省沿岸海域、东边界至48小时警戒线。网格分辨率从近岸的1km逐渐过渡到外海20km，水深数据采用ETOP01全球1′×1′分辨率的地形资料。珠江河口计算范围为111°E～116°E，21°N～23.7°N，所述模型上边界为西江高要，北江石角，东江博罗，流溪河及潭江上游。外海下边界取约100m等深线处。所述模型采用无结构网格，拟合复杂河岸边界，对局部进行加密，提高网格分辨率。所述模型网格共有101752个节点，173045个网格单元，所述网格大小为从河网区10m逐渐过渡到外海的20km。所述模型在垂向上采用Sigma坐标，均匀分为10层。所述模型中珠江三角洲网河区采用2005～2008年的大范围实测地形，河口区及近岸海区采用2000～2008年海图地形，外海海域采用ETOP01全球海洋地形。所述南海模型由风场、气压场及8个主要分潮(M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1、Q1)进行驱动，计算得到余水位，将所述余水位以及风场、气压场、8个分潮作为珠江口模型的驱动条件，对珠江河口风暴潮增水进行数值模拟。

可以理解的是，将所述台风风场信息、所述上游流量边界信息和所述外海潮位边界信息输入所述三维风暴潮数学模型，得到风暴潮水位预测数据。具体地，以“山竹”台风为例，对珠江河口风暴潮模型进行验证。模型上游高要、石角、博罗、人和给定实测径流数据，石咀因缺乏实测流量数据而给定当月份的多年平均值。外海开边界水位通过天文潮水位+余水位的形式给定，所述天文潮水位由调和常数计算得到，余水位由南海模型提供。海表面台风场及气压场通过台风模型及气压模型给出。模型时间步长设置为200s，模拟时间为2018年9月10日-9月20日，前5天用于天文潮计算的稳定，后5天对风暴潮过程进行模拟。选用珠江口门及河网区水文站位(泗盛围、南沙、横门、灯笼山)实测水位资料对风暴潮计算结果进行验证。由图3、图4、图5、图6可知，计算结果水位变化过程与实测数据水位变化趋势一致，计算结果与实测结果吻合较好。计算结果的最高潮位绝对误差介于0.15～0.49m，相对误差控制在25％以内，最高潮位的相位误差均在1h以内。选取每个网格点在风暴潮过程中出现的最高水位值，绘制成最大增水分布图，参照图7，它反映了风暴潮增水对堤防漫堤的风险。

本申请实施例中，在获取波浪爬高计算公式和越浪量计算公式过程中，可以通过获取不同组合的历史水位数据和历史波高数据后，将所述不同组合的历史水位数据和历史波高数据输入海堤断面物理模型，从而得到波浪爬高计算公式和越浪量计算公式。具体地，参照图8，将海堤断面物理模型在水槽造波系统中进行试验时，波浪水槽长度为80m，高度为2.6m，宽度为1.8m，其工作水深范围为0.2～2.0m，平均波高范围为0.05～0.8m，波浪周期范围为0.5～5.0m。所述水槽的一端是波浪水槽造波设备，该设备可以由输出25.1kW的伺服电机驱动，由控制室计算机通过造波系统软件控制推波板的运动造出试验中所需的规则波、不规则波和孤立波。另一端为消波装置，减少无堤情况下波浪反射对试验带来的影响。试验所使用的试验长度比尺取为1：10。广东沿海护岸工程多受到风浪和船行波等重力波影响，本次水力模型按重力相似原则进行设计，各项比尺如下：

几何比尺：λl＝10

速度比尺：λv＝λl1/2＝3.16

时间比尺：λt＝λl1/2＝3.16

重量比尺：λV＝λl3＝1000

然后，通过联网获取各个水文站位的历史水位数据和历史波高数据，根据所述历史水位数据和历史波高数据设置不同水位、波高、波周期的试验组合，模拟不同增水及风暴浪组合的情景。在不同情景中，通过试验结果建立波浪爬高、越浪量与水位、波高之间的关系，构建所述波浪爬高、所述越浪量的计算公式。

在本实施例中，在试验水深为1m的情形中，波浪爬高计算公式包括公式(7)所示的水平滩地碎石坡面的波浪爬高计算公式、公式(8)所示的水平滩地植物坡面的波浪爬高计算公式、公式(9)所示的斜坡滩地碎石坡面的波浪爬高计算公式、公式(10)所示的斜坡滩地植物坡面的波浪爬高计算公式：

P＝1.74*X-1.67 公式(7)

P＝1.42*X-2.8 公式(8)

P＝3.84*X-3.94 公式(9)

P＝2.18*X-3.57 公式(10)

在公式(7)至公式(10)中，P为波浪爬高，X为堤前波高，波浪爬高和堤前波高的单位都是m。

越浪量计算公式如下包括公式(11)所示的水平滩地碎石坡面的越浪量计算公式、公式(12)所示的水平滩地植物坡面的越浪量计算公式、公式(13)所示的斜坡滩地碎石坡面的越浪量计算公式、公式(14)所示的斜坡滩地植物坡面的越浪量计算公式：

Y＝0.048*X+0.45 公式(11)

Y＝0.058*X+0.69 公式(12)

Y＝0.051*X+0.78 公式(13)

Y＝0.048*X+0.52 公式(14)

在公式(11)至公式(14)中，Y为越浪量，其单位为m3/s.m；X为堤前波高，其单位为m。

本申请实施例中，可以将采集的实时波高数据及风暴潮数学模型预测的水位数据，选择合适的波浪爬高、越浪量公式代入计算后，得到目标波浪爬高及目标越浪量的数值。

本次申请实施例中，在得到了所述目标波浪爬高数据和目标越浪量数据之后，根据所述目标波浪爬高数据和目标越浪量数据与当前海堤的堤顶高程的比较关系进行漫堤预警。当所述目标波浪爬高数据大于等于第一阈值，生成第一预警信号；当所述目标波浪爬高数据小于第一阈值且大于等于第二阈值，生成第二预警信号；当所述目标波浪爬高数据小于第二阈值且大于等于第三阈值，生成第三预警信号。在一些实施例中，所述第一阈值为堤顶高程，所述第二阈值为离堤顶高程差0.5m，所述第三阈值为离堤顶高程差1.0m；在一些实施例中，预警信号可以采用不同的颜色来区别预警级别，此时，所述第一预警信号为红色预警，所述第二预警信号为黄色预警，所述第三预警信号为蓝色预警。

在一些应用场景中，参照表1的风暴潮增水漫堤预警提供的预警结果，以大横琴、三灶、南沙、慧谷等站位为例，根据预报结果可知，大横琴、三灶、南沙、慧谷等站位最高水位均高于警戒水位，判定为红色预警；其余站位最高水位均比警戒水位低1m，判定为蓝色预警。将预警结果显示在图9所示的示意图时，观测人员可以清楚的了解每个海堤断面漫堤预警。

表1

综上可知，本申请实施例提供的风暴潮增水漫堤预警方法，通过物理模型试验提出海堤波浪爬高、越浪量公式计算波浪爬高及越浪量，融合数值模型的风暴潮预报结果，更能反映海堤实际的波浪爬高及越浪情况，进而提高风暴潮漫堤预警的精准度。

参照图10，本发明实施例提供了一种风暴潮增水漫堤预警系统，包括：

第一模块210，用于获取海堤堤前的实时水位数据和实时波高数据；

第二模块220，用于根据河口与网河区的岸线信息和地形数据构建河口与网河区的三维风暴潮数学模型；

第三模块230，用于获取台风风场信息、上游流量边界信息和外海潮位边界信息；

第四模块240，用于将所述台风风场信息、所述上游流量边界信息和所述外海潮位边界信息输入所述三维风暴潮数学模型，得到风暴潮水位预测数据；

第五模块250，用于获取波浪爬高计算公式和越浪量计算公式；

第六模块260，用于根据所述风暴潮水位预测数据、所述实时水位数据和所述实时波高数据，采用所述波浪爬高计算公式和所述越浪量计算公式计算得到目标波浪爬高数据和目标越浪量数据；

第七模块270，用于根据所述目标波浪爬高数据和目标越浪量数据与当前海堤的堤顶高程的比较关系进行漫堤预警。

本发明方法实施例的内容均适用于本系统实施例，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。

参照图11，本发明实施例提供了一种风暴潮增水漫堤预警装置，包括：

至少一个存储器310，用于存储程序；

至少一个处理器320，用于加载所述程序以执行如图1所述的一种风暴潮增水漫堤预警方法。

本发明方法实施例的内容均适用于本装置实施例，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。

此外，本发明实施例提供了一种存储介质，其中存储有计算机可执行的程序，所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现如图1所述的一种风暴潮增水漫堤预警方法。

本发明方法实施例的内容均适用于本存储介质实施例，本存储介质实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。

本申请实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图1所示的风暴潮增水漫堤预警方法。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种风暴潮增水漫堤预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取海堤堤前的实时水位数据和实时波高数据；

根据河口与网河区的岸线信息和地形数据构建河口与网河区的三维风暴潮数学模型；

获取台风风场信息、上游流量边界信息和外海潮位边界信息；

将所述台风风场信息、所述上游流量边界信息和所述外海潮位边界信息输入所述三维风暴潮数学模型，得到风暴潮水位预测数据；

获取波浪爬高计算公式和越浪量计算公式；

根据所述风暴潮水位预测数据、所述实时水位数据和所述实时波高数据，采用所述波浪爬高计算公式和所述越浪量计算公式计算得到目标波浪爬高数据和目标越浪量数据；

根据所述目标波浪爬高数据和目标越浪量数据与当前海堤的堤顶高程的比较关系进行漫堤预警。

2.根据权利要求1所述的一种风暴潮增水漫堤预警方法，其特征在于，所述获取波浪爬高计算公式和越浪量计算公式，包括：

获取不同组合的历史水位数据和历史波高数据；

将所述不同组合的历史水位数据和历史波高数据输入海堤断面物理模型，得到波浪爬高计算公式和越浪量计算公式。

3.根据权利要求1所述的一种风暴潮增水漫堤预警方法，其特征在于，所述波浪爬高计算公式包括水平滩地碎石坡面的波浪爬高计算公式、水平滩地植物坡面的波浪爬高计算公式、斜坡滩地碎石坡面的波浪爬高计算公式、斜坡滩地植物坡面的波浪爬高计算公式；

其中，水平滩地碎石坡面的波浪爬高计算公式如下：

P＝1.74*X-1.67；

水平滩地植物坡面的波浪爬高计算公式如下：

P＝1.42*X-2.8；

斜坡滩地碎石坡面的波浪爬高计算公式如下：

P＝3.84*X-3.94；

斜坡滩地植物坡面的波浪爬高计算公式如下：

P＝2.18*X-3.57；

P表示破浪爬高，X表示堤前波高。

4.根据权利要求1所述的一种风暴潮增水漫堤预警方法，其特征在于，所述越浪量计算公式包括水平滩地碎石坡面越浪量计算公式、水平滩地植物坡面越浪量计算公式、斜坡滩地碎石坡面越浪量计算公式，斜坡滩地植物坡面越浪量计算公式；

其中，水平滩地碎石坡面越浪量计算公式如下：

Y＝0.048*X+0.45；

水平滩地植物坡面越浪量计算公式如下：

Y＝0.048*X+0.45；

斜坡滩地碎石坡面越浪量计算公式如下：

Y＝0.048*X+0.45；

斜坡滩地植物坡面越浪量计算公式如下：

Y＝0.048*X+0.45；

Y表示越浪量，X表示堤前波高。

5.根据权利要求1所述的一种风暴潮增水漫堤预警方法，其特征在于，所述三维风暴潮数学模型包括无结构网格，所述无结构网格的垂向采用Sigma网格坐标。

6.根据权利要求5所述的一种风暴潮增水漫堤预警方法，其特征在于，在所述根据河口与网河区的岸线信息和地形数据构建河口与网河区的三维风暴潮数学模型这一步骤后，所述方法还包括以下步骤：

获取历史水位数据；

通过所述历史水位数据对所述三维风暴潮数学模型进行率定验证。

7.根据权利要求1所述的一种风暴潮增水漫堤预警方法，其特征在于，所述根据所述目标波浪爬高数据和目标越浪量数据与当前海堤的堤顶高程的比较关系进行漫堤预警，包括：

当所述目标波浪爬高数据大于等于第一阈值，生成第一预警信号；

当所述目标波浪爬高数据小于第一阈值且大于等于第二阈值，生成第二预警信号；

当所述目标波浪爬高数据小于第二阈值且大于等于第三阈值，生成第三预警信号。

8.一种风暴潮增水漫堤预警系统，其特征在于，包括：

第一模块，用于获取海堤堤前的实时水位数据和实时波高数据；

第二模块，用于根据河口与网河区的岸线信息和地形数据构建河口与网河区的三维风暴潮数学模型；

第三模块，用于获取台风风场信息、上游流量边界信息和外海潮位边界信息；

第四模块，用于将所述台风风场信息、所述上游流量边界信息和所述外海潮位边界信息输入所述三维风暴潮数学模型，得到风暴潮水位预测数据；

第五模块，用于获取波浪爬高计算公式和越浪量计算公式；

第六模块，用于根据所述风暴潮水位预测数据、所述实时水位数据和所述实时波高数据，采用所述波浪爬高计算公式和所述越浪量计算公式计算得到目标波浪爬高数据和目标越浪量数据；

第七模块，用于根据所述目标波浪爬高数据和目标越浪量数据与当前海堤的堤顶高程的比较关系进行漫堤预警。

9.一种风暴潮增水漫堤预警装置，其特征在于，包括：

至少一个存储器，用于存储程序；

至少一个处理器，用于加载所述程序以执行如权利要求1-7任一项所述的一种风暴潮增水漫堤预警方法。

10.一种存储介质，其特征在于，其中存储有计算机可执行的程序，所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现如权利要求1-7任一项所述的一种风暴潮增水漫堤预警方法。

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