CN116202483B - 河道断面的水位流量关系确定方法、装置、设备及介质 - Google Patents

河道断面的水位流量关系确定方法、装置、设备及介质 Download PDF

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CN116202483B CN202310208056.5A CN202310208056A CN116202483B CN 116202483 B CN116202483 B CN 116202483B CN 202310208056 A CN202310208056 A CN 202310208056A CN 116202483 B CN116202483 B CN 116202483B
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Abstract

本申请涉及一种河道断面的水位流量关系确定方法、装置、设备及介质，属于水利工程技术的技术领域其方法包括：获取河道断面的参数信息，所述参数信息包括DEM数据；基于所述参数信息生成所述河道断面的河道断面形状图；基于所述河道断面形状图确定所述河道断面的水力特征值；获取所述河道断面对应的土地利用类型；基于所述土地利用类型和所述水力特征值确定所述河道断面对应的曼宁粗度系数；基于所述水力特征值、曼宁公式、所述曼宁粗度系数确定所述河道断面的水位流量关系。本申请具有提高工作效率的效果。

Description

河道断面的水位流量关系确定方法、装置、设备及介质
技术领域
本申请涉及水利工程技术的技术领域，尤其是涉及一种河道断面的水位流量关系确定方法、装置、设备及介质。
背景技术
在水文水资源调查评价和水动力模型计算中，经常会对河道断面进行调查、测量，利用曼宁公式等推求水位流量关系曲线，基于水位流量关系曲线对水位流量进行换算。
天然河道中的水流属于非恒定水流，在水文资料、数据整理统计中，通常根据实测水位、流量数据，确定水位流量的关系曲线，因此在水位流量关系的计算过程中，需要对河道进行现场调查、测量，根据河床植被类型、土壤覆盖程度等因素选取河道糙率，再利用曼宁公式等推求水位流量关系曲线，费时费力，大大降低了工作效率。
发明内容
为了提高工作效率，本申请提供一种河道断面的水位流量关系确定方法、装置、设备及介质。
第一方面，本申请提供一种河道断面的水位流量关系确定方法，采用如下的技术方案：
一种河道断面的水位流量关系确定方法，包括：
获取河道断面的参数信息，所述参数信息包括DEM数据；
基于所述参数信息生成所述河道断面的河道断面形状图；
基于所述河道断面形状图确定所述河道断面的水力特征值；
获取所述河道断面对应的土地利用类型；
基于所述土地利用类型和所述水力特征值确定所述河道断面对应的曼宁粗度系数；
基于所述水力特征值、曼宁公式、所述曼宁粗度系数确定所述河道断面的水位流量关系。
通过采用上述技术方案，通过DEM数据自动生成河道断面形状图，通过河道断面形状图确定水力特征值，通过土地利用类型和水力特征值确定河道断面对应的曼宁粗度系数，通过水力特征值、曼宁公式和曼宁粗度系数即可确定河道断面的水位流量关系，相比于需要对河道进行现场调查、测量，根据河床植被类型、土壤覆盖程度等因素选取河道糙率进而确定河道断面的水位流量关的方式来说，更加方便快捷，节省了大量的人力，大大加快了工作效率。
可选的，所述河道断面包括横断面，所述基于所述河道断面形状图确定所述河道断面的水力特征值，包括：
将预设栅格铺满整个横断面；
获取所述横断面中所述预设栅格的栅格个数；
基于所述栅格个数和所述栅格面积计算所述河道断面的过水断面面积；
基于所有与所述横断面相交的预设栅格确定述河道断面的湿周；
基于所述过水断面面积和所述湿周计算水力半径值。
通过采用上述技术方案，通过预设栅格的栅格个数和栅格面积便于快速计算过水断面面积和湿周，通过水断面面积和湿周计算水力半径值，从而为确定河道断面的水位流量关系提供水力特征数据值。
可选的，所述基于所有与所述横断面相交的预设栅格确定述河道断面的湿周，包括：基于有限元理论，当预设栅格的边长取无限小时，计算与所述横断面相交的预设栅格的相交个数；
基于所述相交个数和所述预设栅格的边长确定所述河道断面的湿周。
通过采用上述技术方案，通过有限元理论和预设栅格得到河道断面的湿周，更加方便快捷。
可选的，所述河道断面包括纵断面，所述基于所述河道断面形状图确定所述河道断面的水力特征值，还包括：
获取所述纵断面的多个高程数据；
基于计算河道的平均坡度；
其中，J为河道的平均坡度，Z0......Zn为自上游到下游沿程各点河底高程数据，l0.....ln为相邻两点间的距离，L为纵断面的全长。
可选的，所述水力特征值包括水力半径值，所述基于所述土地利用类型和所述水力特征值确定所述河道断面对应的曼宁粗度系数，包括：
基于所述河道断面包含的所述土地利用类型的种类将所述河道断面划分为多个河段断面单元；基于每个所述河段断面单元的土地利用类型确定土地利用类型糙率影响系数；
基于所述土地利用类型糙率影响系数和所述水力半径值计算每个所述河段断面单元的曼宁粗度系数；
对所述河道断面的所有所述河段断面单元的曼宁粗度系数进行求和，得到总的曼宁粗度系数；计算所述总的曼宁粗度系数的平均数，将所述平均数作为所述河道断面的曼宁粗度系数。
通过采用上述技术方案，通过计算平均坡度，将使平均坡度带入曼宁公式进行计算，从而得到河道断面的水位流量关系。
可选的，所述基于所述土地利用类型糙率影响系数和所述水力半径值计算每个所述河段断面单元的曼宁粗度系数，包括：
基于公式中计算每个所述河段断面单元的曼宁粗度系数；
其中ni为河段断面单元的曼宁粗度系数，R为水力半径值，Ks为表征渠表面、河床表面平整度的当量粗糙高度，δi为土地利用类型对糙率影响系数。
可选的，所述基于所述水力特征值、曼宁公式、所述曼宁粗度系数确定所述河道断面的水位流量关系，包括：
基于公式h＝aR计算所述河道断面的平均水深；
基于曼宁公式确定到水位流量关系；
其中，h为平均水深，a为水力半径与平均水深的转换系数，R为水力半径，n为曼宁粗度系数，I为水力坡降，A为过水断面面积。
第二方面，本申请提供一种河道断面的水位流量关系确定方法装置，采用如下的技术方案：
一种河道断面的水位流量关系确定方法装置，包括：
第一获取模块，用于获取河道断面的参数信息，所述参数信息包括DEM数据；
生成模块，用于基于所述参数信息生成所述河道断面的河道断面形状图；
第一确定模块，用于基于所述河道断面形状图确定所述河道断面的水力特征值；
第二获取模块，用于获取所述河道断面对应的土地利用类型
第二确定模块，用于基于所述土地利用类型和所述水力特征值确定所述河道断面对应的曼宁粗度系数；
第三确定模块，用于基于所述水力特征值、曼宁公式、所述曼宁粗度系数确定所述河道断面的水位流量关系。
通过采用上述技术方案，通过DEM数据自动生成河道断面形状图，通过河道断面形状图确定水力特征值，通过土地利用类型和水力特征值确定河道断面对应的曼宁粗度系数，通过水力特征值、曼宁公式和曼宁粗度系数即可确定河道断面的水位流量关系，相比于需要对河道进行现场调查、测量，根据河床植被类型、土壤覆盖程度等因素选取河道糙率进而确定河道断面的水位流量关的方式来说，更加方便快捷，节省了大量的人力，大大加快了工作效率。
第三方面，本申请提供一种电子设备，采用如下的技术方案：
一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器耦合；
所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述电子设备执行如第一方面任一项所述的方法。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，采用如下的技术方案：
一种计算机可读存储介质，包括计算机程序或指令，当所述计算机程序或指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如第一方面任一项所述的方法。
附图说明
图1是本申请实施例中体现一种河道断面的水位流量关系确定方法的流程图。
图2是本申请实施例中体现河道河段面的结构示意图。
图3是本申请实施例中体现计算平均坡度的结构示意图。
图4是本申请实施例中体现糙率计算公式的拟合图。
图5是本申请实施例中体现一种河道断面的水位流量关系确定装置200的结构框图。
图6是本申请实施例中体现一种电子设备300的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合说明书附图对本申请实施例作进一步详细描述。
本申请实施例提供一种河道断面的水位流量关系确定方法，该河道断面的水位流量关系确定方法可由电子设备执行，该电子设备可以为服务器也可以为终端设备，其中该服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云计算服务的云服务器。终端设备可以是智能手机、平板电脑、台式计算机等，但并不局限于此。
如图1所示，一种河道断面的水位流量关系确定方法，其方法的主要流程描述如下(步骤S101～S106)：
步骤S101，获取河道断面的参数信息，参数信息包括DEM数据；
在本实施例中，获取需要确定水位流量关系的河道对应DEM数据，工作人员通过电子设备的键盘、鼠标等方式将DEM数据导入电子设备中。
当电子设备获取DEM数据时，提取河道断面的数据，其数据包括但不限于河道的长宽高，地理位置信息，其地理位置信息由经度和纬度组成。
特别说明的是，河道的参数信息还可以是河道断面的实际调查、测量数据，其实际调查、测量数据包括但不限于河道的长宽高、曼宁粗度系数以及河道横断面和纵断面的形状。
步骤S102，基于参数信息生成河道断面的河道断面形状图；
由于获取河道参数的方式有两种，因此生成河道断面形状图的方式也有两种，下面分别针对生成河道断面形状图的方式也有两种进行说明。
第一种：通过DEM数据：
在本实施例中，电子设备通过DEM的数据自动提取河道的横断面和纵断面，生成横断面和纵断面的形状图。
第二种：通过河道断面的实际调查、测量数据：
在本实施例中，工作人员可以通过电子设备的鼠标、键盘的方式将河道断面的实际调查、测量数据输入电子设备中，电子设备通过河道的长宽高以及河道横断面和纵断面的形状，自动生成河道横断面和纵断面的形状图。
步骤S103，基于河道断面形状图确定河道断面的水力特征值；
其中，河道断面包括横断面和纵断面。
下面首先针对横断面的水力特征值进行说明，横断面的水力特征值包括但不限于过水断面面积、湿周和水力半径。
具体的，将预设栅格铺满整个横断面；获取所述横断面中所述预设栅格的栅格个数；基于所述栅格个数和所述栅格面积计算所述河道断面的过水断面面积；基于所有与所述横断面相交的预设栅格确定所述河道断面的湿周；基于所述过水断面面积和所述湿周计算水力半径值。
如图2所示，图2为一个河道横断面布满预设栅格的示意图。例如，当河宽取值为3.3m时，其对应的最大水深为0.65m，对应的过水断面面积为2.145m2，其中预设栅格选取的尺寸的宽度为0.1m、长度(竖直方向即沿水深方向)为0.05m，(栅格尺寸：0.1m×0.05m，栅格面积：0.005m2)。
在该横断面上最多可插入预设栅格的栅格个数为429个，通过栅格面积与栅格个数做乘法即可得到过水断面面积，其中，计算过水断面面积时，可以将与河道横断面边缘线相交的不完整的预设栅格当做一个完整的预设栅格，还可以不计与河道横断面边缘线相交的不完整的预设栅格的个数，还可以将所有不完整的栅格进行拼接，从而得到一个完整的预设栅格参与过水断面面积的计算，对此不做具体限定。
其中，一部分预设栅格边与河道断面相交，通过河道断面相交的预设栅格可近似出河道断面的湿周。
具体的，基于有限元理论，基于有限元理论，当预设栅格的边长取无限小时，计算与所述横断面相交的预设栅格的相交个数；基于所述相交个数和所述预设栅格的边长确定所述河道断面的湿周。
其中，与横断面相交的预设栅格为：横断面的边缘线位于预设栅格内部，在此称与横断面相交的预设栅格为相交栅格。
在本实施例中，以预设栅格的长度和宽度相同为例进行说明，计算河道断面湿周的时候，可以直接用相交栅格的个数与预设栅格的边长进行求和，即可得到河道断面的湿周。
在本实施例中，可以根据需求设定预设栅格尺寸，即预设栅格的边长，从而获取不同精度的过水断面面积和湿周。
其中，预设栅格的尺寸可以电子设备的键盘、鼠标等方式进行设定。
根据公式计算水力半径，其中，R为水力半径，A为过水断面面积，x为湿周，水力半径的单位为米，过水断面面积的单位为平方米，湿周的单位为米。
下面针对纵断面的水力特征值进行说明，纵断面的水力特征值包括平均坡度。
具体的，获取纵断面的多个高程数据；基于计算河道的平均坡度；其中，J为河道的平均坡度，Z0......Zn为自上游到下游沿程各点河底高程数据，l0.....ln为相邻两点间的距离，L为纵断面的全长。
如图3所示，图3为河道的纵断面，当河底高程沿程变化时，可在纵断面上作一斜线AB，使斜线AB与河底线之间的第一面积与原河底线和河底线之间的第二面积相等，该斜线AB的坡度即为河道的平均坡度。
基于公式即可计算河道的平均坡度。
斜线AB可以验证计算的平均坡度是否处于正常数值，例如，当原河底线上的坡度均大于平均坡度时，证明平均坡度计算的不正确。
需要说明的是，原河底线为河面。
步骤S104，获取河道断面对应的土地利用类型；
在本实施例中，通过DEM数据识别河道对应的土地利用类型，还可以通过河道周围的调查数据确定土地利用类型，但不局限于此。
其中，土地利用类型包括但不限于砾石、卵石、杂草、灌木丛、树木、庄稼。
步骤S105，基于土地利用类型和水力特征值确定河道断面对应的曼宁粗度系数；
具体的，基于河道断面包含的土地利用类型的种类将河道断面划分为多个河段断面单元；基于每个河段断面单元的土地利用类型确定土地利用类型糙率影响系数；基于土地利用类型糙率影响系数和水力半径值计算每个河段断面单元的曼宁粗度系数；对河道断面的所有河段断面单元的曼宁粗度系数进行求和，得到总的曼宁粗度系数；计算总的曼宁粗度系数的平均数，将平均数作为河道断面的曼宁粗度系数。
其中，基于公式中计算每个河段断面单元的曼宁粗度系数；ni为每个河段断面单元对应的曼宁粗度系数，R为水力半径值，Ks为表征渠表面、河床表面平整度的当量粗糙高度，δi为土地利用类型对糙率影响系数。
曼宁粗度系数又称为糙率，糙率是综合反映过水断面粗糙情况对水流影响的一个系数，是河床边界对水流阻力大小的量度。在自然条件下断面形状不规则的河道中，河道的糙率受河道水力半径大小与河床土地利用类型的影响，通过对河道水文数据的分析得知，当河道的水位较低时，糙率与平均水深的相关性较高，平均水深越低，糙率值相对越大；不同的土地利用类型对于河流的阻水能力不同，因此同一断面下不同土地利用类型对应的河道糙率并不相同。
为提高河道糙率计算精度，在本实施例中的糙率的计算不仅要考虑到水力半径的影响，还要考虑到土地利用类型的影响。
在本实施例中，考虑到河道某一横断面下的河床可能存在多个土地利用类型，由于不同土地利用类型的糙率数值并不相同，因此将河道断面划分成i个河段断面单元(i＝1,2,…q,m)，每个河段断面单元对应一种土地利用类型。
在本实施例中，土地利用类型糙率影响系数数据库(砾石、卵石、杂草、灌木丛、树木、庄稼等)中存在多个糙率影响系数，当获取河道的土地利用类型时，在土地利用类型糙率影响系数数据库选取相应类型的糙率影响系数。
其中，糙率影响系数是由大量不同土地利用类型下已有流量等数据反推得到，通过计算每个河段断面单元的土地利用类型的糙率。
当计算完河道所有河段断面单元的土地利用类型的糙率时，通过计算河道的糙率。
其中，n是河道的糙率的平均值，其单位为s·m-1/3；ni是河床中第i类土地利用类型的河床糙率，其单位为s·m-1/3；δi是该断面下第i类土地利用类型糙率影响系数；ks是表征明渠表面平整度的当量粗糙高度，在本实例中取值为0.61mm。
特别说明的是，旱灾害风险普查中，通过对山西、河南、四川、内蒙古等多省水文断面、流量、河道及周界条件收集、整理、分类，利用曼宁公式和不同水位实测流量，计算出不同土地利用类型的糙率，建立糙率与土地利用类型散点图和上下限，并模拟出相关关系曲线(即为糙率公式对任意的水文断面在不同水位的检验，该糙率公式满足流量计算精度要求；对无断面区域通过现场断面照片选取河道糙率与该公式获取的糙率对比，满足计算精度要求。
在本实施例中，以杂草土地利用类型对曼宁粗度系数的计算进行说明。
表1为某地区杂草土地利用类型下各个水力半径对应的糙率；
表1
R(m) 0.1135 0.107 0.102 0.098 0.0955
n 0.273 0.332 0.411 0.476 0.552
利用表1中的数据进行回归分析，得到如图4所示的糙率计算公式拟合图。
经过计算，拟合优度达到了99.25％，表明拟合结果较好，拟合得到计算公式如下：
其中，0.9879为表1中杂草土地利用类型对应的糙率影响系数，随着收集水力半径与糙率数据的增多影响系数会按时更新完善，从而保证曼宁粗度系数达到较高的计算精度。
因此可知，不同土地利用类型糙率的糙率计算公式为
图4中的中的a即为δi，表示土地利用类型糙率影响系数。
步骤S106，基于水力特征值、曼宁公式、曼宁粗度系数确定河道断面的水位流量关系。
具体的，基于公式h＝aR计算河道断面的平均水深；基于曼宁公式确定到水位流量关系；其中，h为平均水深，a为水力半径与平均水深的转换系数，R为水力半径，n为曼宁粗度系数，I为水力坡降，A为过水断面面积。
在本实施例中，采用曼宁公式计算河道任意断面水位流量关系，由于曼宁公式采用平均水深代替水力半径，然而天然河道断面多属于不规则断面，为减小计算误差，需要根据河道断面的形状将水力半径转换为河道断面的平均水深，以满足曼宁公式计算的前提假定。
其转换公式如下；
h＝aR
其中，h为平均水深，a为水力半径与平均水深的转换系数，R为水力半径。
将转换后的平均水深代入曼宁公式即可得到水位流量关系；
即公式中，其中，n为曼宁粗度系数(糙率)，其单位为s·m-1/3；R为水力半径，其单位为m；I为水力坡降，计算时以河道坡度近似代替即上述中的平均坡度J；Q为流量，其单位为m3·s-1；A为过流面积，其单位为m2；α为水力半径与平均水深转换系数；h为断面平均水深，其单位为m。
图5为本申请提供的一种河道断面的水位流量关系确定方法装置200的结构框图。如图5所示，该河道断面的水位流量关系确定方法装置200主要包括：
第一获取模块201，用于获取河道断面的参数信息，参数信息包括DEM数据；
生成模块202，用于基于参数信息生成河道断面的河道断面形状图；
第一确定模块203，用于基于河道断面形状图确定河道断面的水力特征值；
第二获取模块204，用于获取河道断面对应的土地利用类型
第二确定模块205，用于基于土地利用类型和水力特征值确定河道断面对应的曼宁粗度系数；第三确定模块206，用于基于水力特征值、曼宁公式、曼宁粗度系数确定河道断面的水位流量关系。
作为本实施例的一种可选实施方式，第一确定模块203，包括：
铺满子模块，用于将预设栅格铺满整个横断面；
个数获取子模块，用于获取所述横断面中所述预设栅格的栅格个数；
面积计算子模块，用于基于所述栅格个数和所述栅格面积计算所述河道断面的过水断面面积；湿周计算子模块，用于基于所有与所述横断面相交的预设栅格确定所述河道断面的湿周；半径计算子模块，用于基于所述过水断面面积和所述湿周计算水力半径值在本可选实施例中，湿周确定子模块具体用于基于有限元理论，基于有限元理论，当预设栅格的边长取无限小时，计算与所述横断面相交的预设栅格的相交个数；基于所述相交个数和所述预设栅格的边长确定所述河道断面的湿周。
作为本实施例的一种可选实施方式，第一确定模块203，还包括：
高程获取子模块，用于获取纵断面的多个高程数据；
坡度计算子模块，用于基于计算河道的平均坡度；其中，J为河道的平均坡度，Z0......Zn为自上游到下游沿程各点河底高程数据，l0.....ln为相邻两点间的距离，L为纵断面的全长。
作为本实施例的一种可选实施方式，第二确定模块205，包括：
划分子模块，用于基于河道断面包含的土地利用类型的种类将河道断面划分为多个河段断面单元；
系数确定子模块，用于基于每个河段断面单元的土地利用类型确定土地利用类型糙率影响系数；
系数计算子模块，用于基于土地利用类型糙率影响系数和水力半径值计算每个河段断面单元的曼宁粗度系数；
求和子模块，用于对河道断面的所有河段断面单元的曼宁粗度系数进行求和，得到总的曼宁粗度系数；
计算作为子模块，用于计算总的曼宁粗度系数的平均数，将平均数作为河道断面的曼宁粗度系数。
在本可选实施例中，系数计算子模块具体用于基于公式中计算每个述河段断面单元的曼宁粗度系数；其中ni为河段断面单元的曼宁粗度系数，R为水力半径值，Ks为表征渠表面、河床表面平整度的当量粗糙高度，δi为土地利用类型对糙率影响系数。
作为本实施例的一种可选实施方式，第三确定模块206，包括：
水深计算子模块，用于基于公式h＝aR计算河道断面的平均水深；
关系确定子模块，用于基于曼宁公式确定到水位流量关系；其中，h为平均水深，a为水力半径与平均水深的转换系数，R为水力半径，n为曼宁粗度系数，I为水力坡降，A为过水断面面积。
本申请实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。功能如果以软件功能模块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取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台电子设备(可以是个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例的一种河道断面的水位流量关系确定方法的全部或部分步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
图6为本申请实施例提供的一种电子设备300的结构框图。如图6所示，电子设备300包括存储器301、处理器302和通信总线303；存储器301、处理器302通过通信总线303相连。存储器301上存储有能够被处理器302加载并执行如上述实施例提供的一种河道断面的水位流量关系确定方法。
存储器301可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器301可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令以及用于实现上述实施例提供的一种河道断面的水位流量关系确定方法的指令等；存储数据区可存储上述实施例提供的一种河道断面的水位流量关系确定方法中涉及到的数据等。
处理器302可以包括一个或者多个处理核心。处理器302通过运行或执行存储在存储器301内的指令、程序、代码集或指令集，调用存储在存储器301内的数据，执行本申请的各种功能和处理数据。处理器302可以为特定用途集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、数字信号处理装置(Digital Signal Processing Device，DSPD)、可编程逻辑装置(ProgrammableLogic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器和微处理器中的至少一种。可以理解地，对于不同的设备，用于实现上述处理器302功能的电子器件还可以为其它，本申请实施例不作具体限定。
通信总线303可包括一通路，在上述组件之间传送信息。通信总线303可以是PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA (ExtendedIndustry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。通信总线303可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一个双箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行如上述实施例提供的一种河道断面的水位流量关系确定方法的计算机程序。
本实施例中，计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质可以是但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意组合。具体的，计算机可读存储介质可以是便携式计算机盘、硬盘、U盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、讲台随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、光盘、磁碟、机械编码设备以及上述任意组合。
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。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中申请的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种河道断面的水位流量关系确定方法，其特征在于，包括：
获取河道断面的参数信息，所述参数信息包括DEM数据；
基于所述参数信息生成所述河道断面的河道断面形状图；
基于所述河道断面形状图确定所述河道断面的水力特征值；
获取所述河道断面对应的土地利用类型；
基于所述土地利用类型和所述水力特征值确定所述河道断面对应的曼宁粗度系数；
基于所述水力特征值、曼宁公式、所述曼宁粗度系数确定所述河道断面的水位流量关系；
所述水力特征值包括水力半径值，所述基于所述土地利用类型和所述水力特征值确定所述河道断面对应的曼宁粗度系数，包括：
基于所述河道断面包含的所述土地利用类型的种类将所述河道断面划分为多个河段断面单元；基于每个所述河段断面单元的土地利用类型确定土地利用类型糙率影响系数；
基于所述土地利用类型糙率影响系数和所述水力半径值计算每个所述河段断面单元的曼宁粗度系数；
对所述河道断面的所有所述河段断面单元的曼宁粗度系数进行求和，得到总的曼宁粗度系数；计算所述总的曼宁粗度系数的平均数，将所述平均数作为所述河道断面的曼宁粗度系数；
所述基于所述土地利用类型糙率影响系数和所述水力半径值计算每个所述河段断面单元的曼宁粗度系数，包括：
基于公式中计算每个所述河段断面单元的曼宁粗度系数，公式是通过建立糙率与土地利用类型散点图的上下限，并模拟出相关关系曲线，通过相关关系曲线确定的；
其中ni为河段断面单元的曼宁粗度系数，R为水力半径值，Ks为表征渠表面、河床表面平整度的当量粗糙高度，δi为土地利用类型糙率影响系数，随着收集水力半径与糙率数据的增多对土地利用类型糙率影响系数按时更新完善。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述河道断面包括横断面，所述基于所述河道断面形状图确定所述河道断面的水力特征值，包括：
将预设栅格铺满整个横断面；
获取所述横断面中所述预设栅格的栅格个数；
基于所述栅格个数和所述栅格面积计算所述河道断面的过水断面面积；
基于所有与所述横断面相交的预设栅格确定述河道断面的湿周；
基于所述过水断面面积和所述湿周计算水力半径值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所有与所述横断面相交的预设栅格确定述河道断面的湿周，包括：
基于有限元理论，当预设栅格的边长取无限小时，计算与所述横断面相交的预设栅格的相交个数；
基于所述相交个数和所述预设栅格的边长确定所述河道断面的湿周。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述河道断面包括纵断面，所述基于所述河道断面形状图确定所述河道断面的水力特征值，还包括：
获取所述纵断面的多个高程数据；
基于计算河道的平均坡度；
其中，J为河道的平均坡度，Z0......Zn为自上游到下游沿程各点河底高程数据，l0.....ln为相邻两点间的距离，L为纵断面的全长。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述水力特征值、曼宁公式、所述曼宁粗度系数确定所述河道断面的水位流量关系，包括：
基于公式h＝aR计算所述河道断面的平均水深；
基于曼宁公式确定到水位流量关系；
其中，h为平均水深，a为水力半径与平均水深的转换系数，R为水力半径，n为曼宁粗度系数，I为水力坡降，A为过水断面面积。
6.一种河道断面的水位流量关系确定方法装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取河道断面的参数信息，所述参数信息包括DEM数据；
生成模块，用于基于所述参数信息生成所述河道断面的河道断面形状图；
第一确定模块，用于基于所述河道断面形状图确定所述河道断面的水力特征值；
第二获取模块，用于获取所述河道断面对应的土地利用类型
第二确定模块，用于基于所述土地利用类型和所述水力特征值确定所述河道断面对应的曼宁粗度系数；
第三确定模块，用于基于所述水力特征值、曼宁公式、所述曼宁粗度系数确定所述河道断面的水位流量关系；
划分子模块，用于基于河道断面包含的土地利用类型的种类将河道断面划分为多个河段断面单元；
系数确定子模块，用于基于每个河段断面单元的土地利用类型确定土地利用类型糙率影响系数；
系数计算子模块，用于基于土地利用类型糙率影响系数和水力半径值计算每个河段断面单元的曼宁粗度系数；
求和子模块，用于对河道断面的所有河段断面单元的曼宁粗度系数进行求和，得到总的曼宁粗度系数；
计算作为子模块，用于计算总的曼宁粗度系数的平均数，将平均数作为河道断面的曼宁粗度系数；
系数计算子模块具体用于基于公式中计算每个述河段断面单元的曼宁粗度系数，公式/>是通过建立糙率与土地利用类型散点图的上下限，并模拟出相关关系曲线，通过相关关系曲线确定的，其中ni为河段断面单元的曼宁粗度系数，R为水力半径值，Ks为表征渠表面、河床表面平整度的当量粗糙高度，δi为土地利用类型对糙率影响系数，随着收集水力半径与糙率数据的增多对土地利用类型糙率影响系数按时更新完善。
7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至5中任一项所述方法的计算机程序。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至5中任一项所述方法的计算机程序。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106021854A (zh) * 2016-05-06 2016-10-12 西安理工大学 一种天然河道断面水位流量关系的确定方法
CN115659865A (zh) * 2022-10-27 2023-01-31 武汉大学 一种分汊河段曼宁糙率系数表征方法及基于其的阻力系数计算方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11852487B2 (en) * 2020-02-05 2023-12-26 Nothern Flow Inc. Methods and systems to enable travel on a waterway

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106021854A (zh) * 2016-05-06 2016-10-12 西安理工大学 一种天然河道断面水位流量关系的确定方法
CN115659865A (zh) * 2022-10-27 2023-01-31 武汉大学 一种分汊河段曼宁糙率系数表征方法及基于其的阻力系数计算方法

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