CN116522435A - 一种基于分级设防的漫水堤布置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于分级设防的漫水堤布置方法，包括：确定漫水堤所在防洪包围圈的防洪标准和漫水堤的漫水标准，确定相对应的漫水堤所在河道的洪峰流量；基于一维水流运动控制方程构建漫水堤所在河道的一维水动力仿真模型，其中依据防洪标准设置边界条件；根据一维水动力仿真模型求解防洪标准下恒定流量工况的一维河道沿程洪水位；选定漫水堤的结构和长度，按照一维河道沿程洪水位确定初始的漫水堤堤顶高程；基于二维水动力控制方程构建漫水堤所在河道的二维水动力仿真模型，其中依据漫水标准设置边界条件；根据二维水动力仿真模型求解漫水标准下恒定流量工况的二维河道沿程洪水位；若漫水堤堤顶高程合理，则修改漫水堤堤顶高程，从而得到若干合理的漫水堤堤顶高程的方案，从其中选取漫水堤下游端在漫水标准时的最高洪水位最低的漫水堤堤顶高程作为最终的漫水堤布置方案。

Description

一种基于分级设防的漫水堤布置方法
技术领域
本发明属于水利工程技术领域，尤其涉及一种基于分级设防的漫水堤布置方法。
背景技术
堤防工程，通常指的是沿江、河、湖、海、渠等岸边或行洪区、分洪区、围垦区边缘修筑的挡水建筑物。修建和加固堤防旨在创建一个良好的防洪堤坝系统工程，既要有抵御洪水与风浪的功能，又要有呵护大自然山川植被、人与水和谐共生的可持续发展远景。地理环境、下垫面要素决定了堤防的功能，上游堤防一般以防冲、生态环境保护功能为主，中下游堤防一般以防洪、防渗、抗滑稳定、排涝、景观功能为主。
近几年，我国持续推进中小河流治理项目建设，已累计完成治理河长超10万公里，防洪能力得到明显提升，河流沿线的重要城镇、耕地和基础设施得到有效保护，洪涝灾害风险明显降低。但受自然条件、设计理念、工期、资金等因素的影响，河道治理工程中仍存在一些问题有待优化。流域内堤防全线提标加固之后，原先排入蓄滞洪区的水量无处宣泄，最终汇入河道，提升下游防洪压力；基于分级设防的漫水堤布置尚无工程案例经验可循，相关领域现行规范的规定对复杂因素影响的特定工程较难应用；此外，物理模型试验周期长、成本较高，受模型比尺和模拟工况范围及试验条件影响，难以适应不同工程条件形成系统性工程应用。因而，如何在某一段堤防上分级设防，综合考虑漫水堤布置参数，快速准确判定漫水堤在恒定流工况下堤防的布置及高度，同时满足安全性及规范要求，是漫水堤安全稳定运行的关键技术问题。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种基于分级设防的漫水堤布置方法，提供河道一维、二维水动力模型在恒定流工况下的河道沿程洪水位，来识别沿程漫水堤布置需求，反馈修正漫水堤布置，并对漫水堤高程进行校验优化的布置方法；解决漫水堤布设及优化的问题。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种基于分级设防的漫水堤布置方法，包括：
步骤S1：确定漫水堤所在防洪包围圈的防洪标准和漫水堤的漫水标准，确定与所述防洪标准和漫水标准相对应的漫水堤所在河道的洪峰流量，其中所述漫水标准高于所述防洪标准；
步骤S2：基于一维水流运动控制方程，构建漫水堤所在河道的一维水动力仿真模型，其中依据所述防洪标准设置所述一维水动力仿真模型的边界条件；
步骤S3：根据所述一维水动力仿真模型，求解所述防洪标准下恒定流量工况的一维河道沿程洪水位；
步骤S4：选定漫水堤的结构和长度，按照所述一维河道沿程洪水位确定初始的漫水堤堤顶高程；
步骤S5：基于二维水动力控制方程及地形、漫水堤堤顶高程、糙率，构建漫水堤所在河道的二维水动力仿真模型，其中依据所述漫水标准设置二维水动力仿真模型的边界条件；
步骤S6：根据所述二维水动力仿真模型，求解所述漫水标准下恒定流量工况的二维河道沿程洪水位；
步骤S7：若所述一维河道沿程洪水位和二维河道沿程洪水位的差值小于堤防安全加高值且在漫水标准下所述漫水堤的沿程漫水水深变化曲线平滑，则所述漫水堤堤顶高程合理；否则返回步骤S4重新确定漫水堤堤顶高程；
步骤S8：修改漫水堤堤顶高程，重复步骤S5到步骤S7，得到若干合理的漫水堤堤顶高程的方案，从其中选取漫水堤下游端在漫水标准时的最高洪水位最低的漫水堤堤顶高程作为最终的漫水堤布置方案。
进一步地，所述漫水堤的漫水标准高于漫水堤防洪包围圈防洪标准，低于漫水堤上下游河道防洪标准。
进一步地，所述一维水动力仿真模型为：
Q2＝C0I2+C1I1+C2Q1
其中C0＝(0.5Δt-Kx)/(0.5Δt+K-Kx)；C1＝(0.5Δt+Kx)/(0.5Δt+K-Kx)；C2＝(-0.5Δt+K-Kx)/(0.5Δt+K-Kx)，C0、C1、C2是马斯京根法参数K和X的函数，I1、I2分别为时段始末上断面的流量，Q1、Q2分别为时段始末下断面的流量，Δt为时段间隔。
进一步地，依据所述漫水堤的功能需求，确定漫水堤的结构。
进一步地，依据漫水堤所在防洪包围圈的位置来确定漫水堤的长度。
进一步地，按照所述一维河道沿程洪水位确定漫水堤的初始堤顶高程，具体为：
取一维河道沿程洪水位H1和对应河段堤防高程H2的均值H3作为河段漫水堤的初始堤顶高程。
进一步地，修改漫水堤堤顶高程，具体为：
若漫水堤的部分断面洪水位大于防洪标准下洪水位与堤防安全加高之和，则将这部分断面的堤顶高程适当上调5～30cm；
若漫水堤上游端漫水水深较下游端深，则上调上游端堤顶高程5～30cm或下调下游端堤顶高程5～30cm；
若漫水堤下游端漫水水深较上游端深，则下调上游端堤顶高程5～30cm或上调下游端堤顶高程5～30cm。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种基于分级设防的漫水堤布置装置，包括：
确定模块，用于确定漫水堤所在防洪包围圈的防洪标准和漫水堤的漫水标准，确定与所述防洪标准和漫水标准相对应的漫水堤所在河道的洪峰流量，其中所述漫水标准高于所述防洪标准；
第一建模模块，用于基于一维水流运动控制方程，构建漫水堤所在河道的一维水动力仿真模型，依据所述防洪标准设置所述一维水动力仿真模型的边界条件；
第一求解模块，用于根据所述一维水动力仿真模型，求解所述防洪标准下恒定流量工况的一维河道沿程洪水位；
选定模块，用于选定漫水堤的结构和长度，按照所述一维河道沿程洪水位确定初始的漫水堤堤顶高程；
第二建模模块，用于基于二维水动力控制方程及地形、漫水堤堤顶高程、糙率，构建漫水堤所在河道的二维水动力仿真模型，其中依据所述漫水标准设置二维水动力仿真模型的边界条件；
第二求解模块，用于根据所述二维水动力仿真模型，求解所述漫水标准下恒定流量工况的二维河道沿程洪水位；
判断模块，用于若所述一维河道沿程洪水位和二维河道沿程洪水位的差值小于堤防安全加高值且在漫水标准下所述漫水堤的沿程漫水水深变化曲线平滑，则所述漫水堤堤顶高程合理；否则返回步骤S4重新确定漫水堤堤顶高程；
修改模块，用于修改漫水堤堤顶高程，重复步骤S5到步骤S7，得到若干合理的漫水堤堤顶高程的方案，从其中选取漫水堤下游端在漫水标准时的最高洪水位最低的漫水堤堤顶高程作为最终的漫水堤布置方案。
根据本申请实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的方法。
根据本申请实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
由上述实施例可知，本申请基于一维、二维水动力仿真模型，通过模拟计算漫水堤工程在不同工况下的漫水堤河道沿程洪水位，依据漫水堤的合理性布置准则修正优化漫水堤沿线布置方案，实现了提高计算效率、降低计算难度、节省费用、基本满足工程精度要求的技术效果。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种基于分级设防的漫水堤布置方法的流程图。
图2是方案一漫水堤各断面堤顶高程分布图。
图3是方案二漫水堤各断面堤顶高程分布图。
图4是方案三漫水堤各断面堤顶高程分布图。
图5是根据一示例性实施例示出的一种基于分级设防的漫水堤布置装置的框图。
图6是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
名词解释：
漫水堤：漫水堤指一种用于控制洪水水位、减缓洪水流速和流量、防止洪水侵袭的堤防，通常建造在蓄滞洪区，发生超标准洪水时，通过分散洪峰流量，从而保护下游地区的安全。
图1是根据一示例性实施例示出的一种基于分级设防的漫水堤的的布置方法的流程图，如图1所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤S1：确定漫水堤所在防洪包围圈的防洪标准和漫水堤的漫水标准，确定与所述防洪标准和漫水标准相对应的漫水堤所在河道的洪峰流量，其中所述漫水标准高于所述防洪标准；
步骤S2：基于一维水流运动控制方程，构建漫水堤所在河道的一维水动力仿真模型，其中依据所述防洪标准设置所述一维水动力仿真模型的边界条件；
步骤S3：根据所述一维水动力仿真模型，求解所述防洪标准下恒定流量工况的一维河道沿程洪水位；
步骤S4：选定漫水堤的结构和长度，按照所述一维河道沿程洪水位确定漫水堤的初始堤顶高程；
步骤S5：基于二维水流运动控制方程，构建漫水堤防洪包围圈所在河道的二维水动力仿真模型，依据所述漫水标准设置二维水动力仿真模型的边界条件；
步骤S6：根据所述二维水动力仿真模型，求解所述漫水标准下恒定流量工况的二维河道沿程洪水位；
步骤S7：若所述一维河道沿程洪水位和二维河道沿程洪水位的差值小于堤防安全加高值且在漫水标准下所述漫水堤的沿程漫水水深变化曲线平滑，则步骤S4确定的漫水堤堤顶高程合理；
步骤S8：重复步骤S4到步骤S7，得到若干合理的漫水堤堤顶高程的方案，从其中选取漫水堤下游端在漫水标准时的最高洪水位最低的漫水堤堤顶高程作为最终的漫水堤布置方案。
由上述实施例可知，本申请基于一维、二维水动力仿真模型，通过调整漫水堤工程沿线高程，模拟计算不同高程布置方案下漫水堤所处河道沿程洪水位，依据漫水堤的合理性布置准则确定漫水堤布置最优方案，实现了提高计算效率、降低计算难度、节省费用、基本满足工程精度要求的技术效果。
在步骤S1的具体实施中，确定漫水堤所在防洪包围圈的防洪标准和漫水堤的漫水标准，确定与所述防洪标准和漫水标准相对应的漫水堤所在河道的洪峰流量，其中所述漫水标准高于所述防洪标准；
具体地，查阅漫水堤所在河道相关设计资料，确定漫水堤所在防洪包围圈的防洪标准，结合防洪标准，确定漫水堤的漫水标准(高于漫水堤防洪包围圈防洪标准，低于漫水堤上下游河道防洪标准)，确定与防洪标准和漫水标准相对应的漫水堤所在河道的洪峰流量。通过设置漫水堤的漫水标准，当遭遇上下游河道相应防洪标准的洪水时，漫水堤段河道能起到分洪的作用，有效提升下游段河道的防洪标准，实现分级设防。
在步骤S2的具体实施中，基于一维水流运动控制方程，构建漫水堤所在河道的一维水动力仿真模型，其中依据所述防洪标准设置所述一维水动力仿真模型的边界条件；
具体地，依据漫水堤布置要素，基于一维水运动方程对河道水流运动进行模拟，得到的水动力仿真模型满足水流质量和动量守恒；
其中，所述一维水流运动控制方程使用的是马斯京根法，河道上下游边界条件依据上游洪峰流量及下游水位作为参数进行设置；河道采用物理概化原则，并对河道不同河段的连接性、连通性及拓扑关系进行检查；相应桥梁、闸泵等工程设施则采用节点概化，节点与概化河道连接。马斯京根方法主要基于槽蓄方程及水量平衡方程，即：
W＝K[xI+(1-x)Q] (1)
I-Q＝dw/dt (2)
式中，W为河段槽蓄量；I为河段入流；Q为河段出流；K、x为马斯京根法参数。
联立式(1)、(2)，经差分计算可得一维水动力仿真模型：
Q2＝C0I2+C1I1+C2Q1 (3)
其中C0＝(0.5Δt-Kx)/(0.5Δt+K-Kx)；
C1＝(0.5Δt+Kx)/(0.5Δt+K-Kx)；
C2＝(-0.5Δt+K-Kx)/(0.5Δt+K-Kx)。
式中，C0、C1、C2是马斯京根法参数K和x的函数，其和等于1。I1、I2分别为时段始末上断面的流量，Q1、Q2分别为时段始末下断面的流量，Δt为时段间隔。
在步骤S3的具体实施中，根据所述一维水动力仿真模型，求解所述防洪标准下恒定流量工况的一维河道沿程洪水位；
具体地，向所述一维水动力仿真模型中输入边界节点的流量条件或水位条件(即上下游边界的条件)、堤防、河道、水利工程、建筑物等物理简化参数以及求解时间步长，根据一维水动力仿真模型进行时间、空间的数值离散处理，计算求解漫水堤所处河道沿程洪水位。
在步骤S4的具体实施中，选定漫水堤的结构和长度，按照所述一维河道沿程洪水位确定漫水堤的堤顶高程；
具体地，依据景观、防汛、旅游等相关功能需求，确定漫水堤的结构，例如，如有景观需求，需考虑漫水堤的植物配置及结构材料；毗邻公园的，需考虑堤顶道路与背水坡动线设计；依据漫水堤沿线防洪包围圈的位置来确定漫水堤的长度，漫水堤长度一般等于漫水堤沿线防洪包围圈内堤防的长度；依据S3确定的一维河道沿程洪水位，取一维河道沿程洪水位H1和对应河段堤防高程H2的均值作为河段漫水堤沿线初始堤顶高程。
在步骤S5的具体实施中，基于二维水动力控制方程及地形、漫水堤堤顶高程、糙率，构建漫水堤所在河道的二维水动力仿真模型，其中依据所述漫水标准设置二维水动力仿真模型的边界条件。
具体地，所述二维水动力控制方程使用的是EFDC模型动力学控制方程：
x方向的动量方程：
y方向的动量方程：
z方向的动量方程：
连续方程：
式中，(x,y)为水平方向上的曲线-正交坐标；z为垂向σ坐标；(u,v)为(x,y)方向的水平速度分量(m/s)；H为总水深(m)；mx和my为坐标变换系数，在笛卡儿坐标下，变换系数等于1；Patm为大气压强(Pa)；p为参考密度ρ0下的附加静水压；b为浮力；f为科里奥利力系数，涵盖网格曲率加速度；AH为水平动量扩散系数(m2/s)；Av为垂向紊动粘滞系数(m2/s)；cp为植被阻力系数；Dp为每单位水平面积的流量相交的投影植被区域；g表示重力加速度；ζ为计算变量；Su和Sv为(x,y)方向动量的源/汇项(m2/s2)；Sh为质量守恒方程的源/汇项(m3/s)。
结合上述EFDC模型动力学控制方程，漫水堤河段的地形高程及糙率(通过现场测量收集得到)，漫水堤沿程设计高程，查阅漫水堤河段设计资料中设计洪水流量过程，依据所述漫水标准设置二维水动力仿真模型的边界条件，构建二维水动力仿真模型，用于洪水漫堤演进过程的可视化模拟。
在步骤S6的具体实施中，根据所述二维水动力仿真模型，求解所述漫水标准下恒定流量工况的二维河道沿程洪水位，用于分析比较漫水堤布置方案是否可行；
具体地，根据河段地形情况划分计算网格；向所述二维水动力仿真模型中输入边界节点的流量条件或水位条件(即上下游边界的条件)；依据确定的参数构建漫水堤及上下游闸泵、桥梁等相关建筑物，设置求解时间步长等信息计算求解漫水堤所处河道在布置漫水堤条件下的沿程洪水位。
在步骤S7的具体实施中，若所述一维河道沿程洪水位和二维河道沿程洪水位的差值小于堤防安全加高值且在漫水标准下所述漫水堤的沿程漫水水深变化曲线平滑，则所述漫水堤堤顶高程合理；否则返回步骤S4重新确定漫水堤堤顶高程；
具体地，求解计算，可选取漫水水深差值、洪水位差值、防洪标准下相应洪水位与堤防安全加高值作为漫水堤布置判别标准：
判别标准一：根据漫水标准下漫水堤各个断面的洪水位，与防洪标准下洪水位与堤防安全加高之和，若漫水标准下漫水堤任意断面的洪水位大于防洪标准下洪水位与堤防安全加高之和，则判定为不合格方案。
判别标准二：根据选定的不同比降，计算漫水堤各个沿线断面的漫水高度，列出各个断面的漫水高度与堤顶高程的差值，漫水堤的沿程漫水水深变化曲线平滑的为优选方案。
在步骤S8的具体实施中，修改漫水堤堤顶高程，重复步骤S5到步骤S7，得到若干合理的漫水堤堤顶高程的方案，从其中选取漫水堤下游端在漫水标准时的最高洪水位最低的漫水堤堤顶高程作为最终的漫水堤布置方案。
具体地，参照上述判别标准一、二，通过修改河段漫水堤沿线堤顶高程(若部分断面洪水位大于防洪标准下洪水位与堤防安全加高之和，则将这部分断面的堤顶高程适当上调5～30cm；若漫水堤上游端漫水水深较下游深，则适当上调上游端堤顶高程5～30cm或下调下游端堤顶高程5～30cm；若下游端漫水水深较上游端深，则适当下调上游端堤顶高程5～30cm或上调下游端堤顶高程5～30cm)，得到5～8组方案，重复步骤S5到步骤S7，直到得出满足判别标准一、二，且漫水堤下游端在漫水标准时的最高洪水位最低的方案，将此方案作为最终的漫水堤布置方案。
以下结合实施例对本方法进行说明。
实施例1：
以某河段为例，漫水堤所在防洪包围圈的防洪标准为10年一遇，漫水堤的漫水标准为15年一遇，确定防洪标准相对应的漫水堤所在河道的洪峰流量为307m3/s，确定漫水标准相对应的漫水堤所在河道的洪峰流量为416m3/s。
方案一：通过一维水动力仿真模型，得到漫水堤河道沿程洪水位，漫水堤布置在防洪包围圈内，漫水堤比降选择2.33‰，选定漫水堤堤顶高程见表1，漫水堤各断面堤顶高程分布如图2所示，通过二维水动力仿真模型，得到漫水标准(15年一遇)下恒定流量工况的洪水演进过程及各断面最高水位(见表1)。该方案不满足判别标准一(结果见表1)，不作为推荐方案。
方案二：通过一维水动力仿真模型，得到漫水堤河道沿程洪水位，漫水堤布置在防洪包围圈内，漫水堤比降选择3.20‰，选定漫水堤堤顶高程见表2，漫水堤各断面堤顶高程分布如图3所示，通过二维水动力仿真模型，得到漫水标准(15年一遇)下恒定流量工况的洪水演进过程及各断面最高水位(见表2)。该方案满足判别标准一(结果见表2)。根据判别标准二，由表2可见，该方案漫水堤的沿程漫水水深变化曲线没有方案三平滑，且下游端水位高于方案三，该方案不作为推荐方案。
方案三：通过一维水动力仿真模型，得到漫水堤河道沿程洪水位，漫水堤布置在防洪包围圈内，漫水堤比降选择2.98‰，选定漫水堤堤顶高程见表3，漫水堤各断面堤顶高程分布如图4所示，通过二维水动力仿真模型，得到漫水标准(15年一遇)下恒定流量工况的洪水演进过程及各断面最高水位(见表3)。该方案满足判别标准一(结果见表3)。根据判别标准二，由表3可见，该方案漫水堤的沿程漫水水深变化曲线平滑，且下游端水位最低，该方案可作为推荐方案。
表1漫水堤布置(方案一)判别表单位(m)
表2漫水堤布置(方案二)判别表单位(m)
/>
表3漫水堤布置(方案三)判别表单位(m)
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基于一维、二维水动力仿真模型计算及方案布置修正，得到通过判别准则一的漫水堤布置方案二和方案三，考虑漫水堤的沿程漫水水深变化曲线、下游端水位因素，选择方案三作为漫水堤布置的最终方案。
与前述的分级设防的漫水堤布置方法的实施例相对应，本申请还提供了分级设防的漫水堤布置装置的实施例。
图5是根据一示例性实施例示出的一种分级设防的漫水堤布置装置框图。参照图5，该装置可以包括：
确定模块21，用于确定漫水堤所在防洪包围圈的防洪标准和漫水堤的漫水标准，确定与所述防洪标准和漫水标准相对应的漫水堤所在河道的洪峰流量，其中所述漫水标准高于所述防洪标准；
第一建模模块22，用于基于一维水流运动控制方程，构建漫水堤所在河道的一维水动力仿真模型，依据所述防洪标准设置所述一维水动力仿真模型的边界条件；
第一求解模块23，用于根据所述一维水动力仿真模型，求解所述防洪标准下恒定流量工况的一维河道沿程洪水位；
选定模块24，用于选定漫水堤的结构和长度，按照所述一维河道沿程洪水位确定初始的漫水堤堤顶高程；
第二建模模块25，用于基于二维水动力控制方程及地形、漫水堤堤顶高程、糙率，构建漫水堤所在河道的二维水动力仿真模型，其中依据所述漫水标准设置二维水动力仿真模型的边界条件；
第二求解模块26，用于根据所述二维水动力仿真模型，求解所述漫水标准下恒定流量工况的二维河道沿程洪水位；
判断模块27，用于若所述一维河道沿程洪水位和二维河道沿程洪水位的差值小于堤防安全加高值且在漫水标准下所述漫水堤的沿程漫水水深变化曲线平滑，则步骤S4确定的漫水堤堤顶高程合理；
修改模块28，用于修改漫水堤堤顶高程，重复步骤S5到步骤S7，得到若干合理的漫水堤堤顶高程的方案，从其中选取漫水堤下游端在漫水标准时的最高洪水位最低的漫水堤堤顶高程作为最终的漫水堤布置方案。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元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申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
相应的，本申请还提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述的分级设防的漫水堤布置方法。如图6所示，为本发明实施例提供的一种分级设防的漫水堤布置方法所在任意具备数据处理能力的设备的一种硬件结构图，除了图6所示的处理器、内存以及网络接口之外，实施例中装置所在的任意具备数据处理能力的设备通常根据该任意具备数据处理能力的设备的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。
相应的，本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如上述的分级设防的漫水堤布置方法。所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元，例如硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是外部存储设备，例如所述设备上配备的插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card，SMC)、SD卡、闪存卡(Flash Card)等。进一步的，所述计算机可读存储介还可以既包括任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述任意具备数据处理能力的设备所需的其他程序和数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种分级设防的漫水堤布置方法，其特征在于，包括：
步骤S1：确定漫水堤所在防洪包围圈的防洪标准和漫水堤的漫水标准，确定与所述防洪标准和漫水标准相对应的漫水堤所在河道的洪峰流量，其中所述漫水标准高于所述防洪标准；
步骤S2：基于一维水流运动控制方程，构建漫水堤所在河道的一维水动力仿真模型，其中依据所述防洪标准设置所述一维水动力仿真模型的边界条件；
步骤S3：根据所述一维水动力仿真模型，求解所述防洪标准下恒定流量工况的一维河道沿程洪水位；
步骤S4：选定漫水堤的结构和长度，按照所述一维河道沿程洪水位确定初始的漫水堤堤顶高程；
步骤S5：基于二维水动力控制方程及地形、漫水堤堤顶高程、糙率，构建漫水堤所在河道的二维水动力仿真模型，其中依据所述漫水标准设置二维水动力仿真模型的边界条件；
步骤S6：根据所述二维水动力仿真模型，求解所述漫水标准下恒定流量工况的二维河道沿程洪水位；
步骤S7：若所述一维河道沿程洪水位和二维河道沿程洪水位的差值小于堤防安全加高值且在漫水标准下所述漫水堤的沿程漫水水深变化曲线平滑，则所述漫水堤堤顶高程合理；否则返回步骤S4重新确定漫水堤堤顶高程；
步骤S8：修改漫水堤堤顶高程，重复步骤S5到步骤S7，得到若干合理的漫水堤堤顶高程的方案，从其中选取漫水堤下游端在漫水标准时的最高洪水位最低的漫水堤堤顶高程作为最终的漫水堤布置方案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述漫水堤的漫水标准高于漫水堤防洪包围圈防洪标准，低于漫水堤上下游河道防洪标准。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一维水动力仿真模型为：
Q2＝C0I2+C1I1+C2Q1
其中C0＝(0.5Δt-Kx)/(0.5Δt+K-Kx)；C1＝(0.5Δt+Kx)/(0.5Δt+K-Kx)；C2＝(-0.5Δt+K-Kx)/(0.5Δt+K-Kx)，C0、C1、C2是马斯京根法参数K和X的函数，I1、I2分别为时段始末上断面的流量，Q1、Q2分别为时段始末下断面的流量，Δt为时段间隔。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述漫水堤的功能需求，确定漫水堤的结构。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据漫水堤所在防洪包围圈的位置来确定漫水堤的长度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照所述一维河道沿程洪水位确定漫水堤的初始堤顶高程，具体为：
取一维河道沿程洪水位H1和对应河段堤防高程H2的均值H3作为河段漫水堤的初始堤顶高程。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，修改漫水堤堤顶高程，具体为：
若漫水堤的部分断面洪水位大于防洪标准下洪水位与堤防安全加高之和，则将这部分断面的堤顶高程适当上调5～30cm；
若漫水堤上游端漫水水深较下游端深，则上调上游端堤顶高程5～30cm或下调下游端堤顶高程5～30cm；
若漫水堤下游端漫水水深较上游端深，则下调上游端堤顶高程5～30cm或上调下游端堤顶高程5～30cm。
8.一种分级设防的漫水堤布置装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于确定漫水堤所在防洪包围圈的防洪标准和漫水堤的漫水标准，确定与所述防洪标准和漫水标准相对应的漫水堤所在河道的洪峰流量，其中所述漫水标准高于所述防洪标准；
第一建模模块，用于基于一维水流运动控制方程，构建漫水堤所在河道的一维水动力仿真模型，依据所述防洪标准设置所述一维水动力仿真模型的边界条件；
第一求解模块，用于根据所述一维水动力仿真模型，求解所述防洪标准下恒定流量工况的一维河道沿程洪水位；
选定模块，用于选定漫水堤的结构和长度，按照所述一维河道沿程洪水位确定初始的漫水堤堤顶高程；
第二建模模块，用于基于二维水动力控制方程及地形、漫水堤堤顶高程、糙率，构建漫水堤所在河道的二维水动力仿真模型，其中依据所述漫水标准设置二维水动力仿真模型的边界条件；
第二求解模块，用于根据所述二维水动力仿真模型，求解所述漫水标准下恒定流量工况的二维河道沿程洪水位；
判断模块，用于若所述一维河道沿程洪水位和二维河道沿程洪水位的差值小于堤防安全加高值且在漫水标准下所述漫水堤的沿程漫水水深变化曲线平滑，则所述漫水堤堤顶高程合理；否则返回步骤S4重新确定漫水堤堤顶高程；
修改模块，用于修改漫水堤堤顶高程，重复步骤S5到步骤S7，得到若干合理的漫水堤堤顶高程的方案，从其中选取漫水堤下游端在漫水标准时的最高洪水位最低的漫水堤堤顶高程作为最终的漫水堤布置方案。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。
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