CN116935576B - 一种河道壅塞监测分析预警方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种河道壅塞监测分析预警方法及系统，其方法包括获取定位信息、实时上游水位、实时下游水位、实时出水速度和参考壅水高度；根据实时上游水位、实时下游水位和参考壅水高度确定堵塞程度；根据堵塞程度和实时出水速度确定出水流量模型，出水流量模型包括每一时间节点的出水流量；根据定位信息获取降水量模型和地势信息；基于产汇流水文模型，根据降水量模型确定来水流量模型，降水量模型包括每一时间节点的降水量，来水流量模型包括每一时间节点的来水流量；根据来水流量模型、出水流量模型、实时上游水位、地势信息预测水位变化趋势；根据地势信息、水位变化趋势和预设的最高水位差进行分级预警。本申请能够监测壅水高度，并准确分析。
Description
技术领域
本申请涉及水位检测技术的领域，尤其是涉及一种河道壅塞监测分析预警方法及系统。
背景技术
壅水是指因水流受阻而产生的水位升高现象。如在河流中建造桥墩、拦挡坝、谷坊，或有冰凌阻塞时，均能引起壅水。除此之外，当河道内囤积了较多的由泥石流带来的乱石时，还会降低水流速度，从而使得上游水位进一步上涨。通常会对壅水结构进行监控，以降低由于上游水位和下游水位的水位差过大引起的壅水结构坍塌的可能。
相关技术中，壅水结构的监测系统能够根据上下游的水位差、水流速度，及上游水位与桥洞顶部的高度差，对壅水程度进行判断，并在壅水程度较大时进行预警。以进行更精细地
但是，壅水高度异常时，可能会因为河道堵塞而造成壅水溢出，以及壅水结构倒塌，同时会波及到河道周围的村落。因此，有必要改进壅水结构的监测系统。
发明内容
本申请目的一是提供一种河道壅塞监测分析预警方法，能够监测壅水高度，并对其进行准确分析。
本申请的上述申请目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种河道壅塞监测分析预警方法，包括：
获取壅水的定位信息、实时上游水位、实时下游水位、实时出水速度和参考壅水高度；
根据所述实时上游水位、实时下游水位和参考壅水高度确定堵塞程度；
根据所述堵塞程度和实时出水速度确定出水流量模型，所述出水流量模型包括每一时间节点的出水流量；
根据所述定位信息获取降水量模型和地势信息；
基于产汇流水文模型，根据降水量模型确定来水流量模型，所述降水量模型包括每一时间节点的降水量，所述来水流量模型包括每一时间节点的来水流量；
根据所述来水流量模型、出水流量模型、实时上游水位、地势信息预测水位变化趋势；
根据所述地势信息、水位变化趋势和预设的最高水位差进行分级预警。
通过采用上述技术方案，能够根据壅水高度对堵塞程度判断，还能够根据来水流量模型、出水流量模型、实时上游水位和地势信息预测水位变化趋势，从而对可能引起的壅水溢出或壅水结构倒塌的情况做进一步分析，以根据分析结果进行不同级别的预警。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述根据堵塞程度和出水速度确定出水流量模型包括：
获取壅水上游和下游的河道地形地貌信息；
根据所述地形地貌信息和实时上游水位、实时下游水位确定最小流量；
当所述最小流量位于所壅水的下游时，确定所述最小流量的位置为过水断面面积，根据所述过水断面面积和出水速度确定出水流量模型；
当所述最小流量位于所述壅水的上游时，根据上游的最小流量与下游的最小流量的比值，确定所述最小流量的位置的过水断面面积；通过所述比值对所述过水断面面积进行修正，根据修正后的过水断面面积和储水速度确定出水流量模型。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述根据堵塞程度和出水速度确定出水流量模型包括：
根据所述实时上游水位与参考上游水位的差值，以及实时下游水位与参考下游水位的差值，以及实时壅水高度与参考壅水高度的差值进行加权计算，得到堵塞程度；
获取壅水上游和下游的河道地形地貌信息，根据所述河道地形地貌信息和堵塞程度确定过水断面面积；
根据所述过水断面面积和出水速度确定出水流量模型。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述地势信息包括河道截面和河道上不同高度的河道宽度；
所述根据所述来水流量模型、出水流量模型、实时上游水位、地势信息预测水位变化趋势包括：
根据所述来水流量模型和出水流量模型确定流量变化模型，所述流量变化模型包括每一时间节点的流量变化值；
根据所述实时上游水位、河道截面、河道宽度和流量变化值确定目标水位，所述目标水位与实时上游水位之间形成的水量与流量变化值相同；
根据每一时间节点的目标水位得到水位变化趋势。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述根据所述地势信息、水位变化趋势和预设的最高水位差进行分级预警包括：
若可能出现堵塞、溢出、倒塌中任意一种现象时，则进行一级预警；
若可能出现堵塞、溢出、倒塌中任意两种现象时，则进行二级预警；
若可能出现堵塞、溢出、倒塌三种现象时，则进行三级预警。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述地势信息还包括河道深度和等高线分布情况；
所述根据所述地势信息、水位变化趋势和预设的最高水位差进行分级预警包括：
根据所述水位变化趋势、流量变化模型和河道深度确定溢出量；
根据所述等高线分布情况判断河道和河道周围的地势高低；
若河道地势较高，则根据溢出量和等高线分布情况确定波及范围；
向所述波及范围内的报警装置发送报警信号。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述根据所述地势信息、水位变化趋势和预设的最高水位差进行分级预警包括：
若河道深度小于最高水位差，则不会出现倒塌现象。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述最高水位差的确定方法包括：
获取壅水结构的材料成分、壅水结构插入河床的长度信息和壅水结构的横截面面积；
根据所述材料成分、长度信息和横截面面积确定壅水结构的耐受强度；
根据所述耐受强度确定最高水位差。
本申请目的二是提供一种河道壅塞监测分析预警系统，能够监测壅水高度，并对其进行准确分析。
本申请的上述申请目的二是通过以下技术方案得以实现的：
一种河道壅塞监测分析预警系统，包括，
第一获取模块，用于壅水的定位信息、实时上游水位、实时下游水位、实时出水速度和参考壅水高度；
程度确定模块，用于根据所述实时上游水位、实时下游水位和参考壅水高度确定堵塞程度；
出水流量确定模块，用于根据所述堵塞程度和实时出水速度确定出水流量模型，所述出水流量模型包括每一时间节点的出水流量；
第二获取模块，用于根据所述定位信息获取降水量模型和地势信息；
来水流量确定模块，用于基于产汇流水文模型，根据降水量模型确定来水流量模型，所述降水量模型包括每一时间节点的降水量，所述来水流量模型包括每一时间节点的来水流量；
预测模块，用于根据所述来水流量模型、出水流量模型、实时上游水位、地势信息预测水位变化趋势；以及，
分析预警模块，用于根据所述地势信息、水位变化趋势和预设的最高水位差进行分级预警。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
在本申请中，能够根据壅水高度对堵塞程度判断，还能够根据来水流量模型、出水流量模型、实时上游水位和地势信息预测水位变化趋势，从而对可能引起的壅水溢出或壅水结构倒塌的情况做进一步分析，以根据分析结果进行不同级别的预警。
附图说明
图1是本申请其中一实施例的河道壅塞监测分析预警方法的流程示意图。
图2是本申请其中一实施例的河道壅塞监测分析预警系统的系统示意图。
图3是本申请其中一实施例的智能终端的结构示意图。
图中，21、第一获取模块；22、程度确定模块；23、出水流量确定模块；24、第二获取模块；25、来水流量确定模块；26、预测模块；27、分析预警；301、CPU；302、ROM；303、RAM；304、总线；305、I/O接口；306、输入部分；307、输出部分；308、存储部分；309、通信部分；310、驱动器；311、可拆卸介质。
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。
本申请实施例提供一种河道壅塞监测分析预警方法，用于监测河道的壅水结构，并对壅水高度进行监测分析，从而在预测到可能发生各种情况时都进行预警。
在本申请中，河道壅塞监测分析预警装置用于执行上述河道壅塞监测分析预警方法。具体的，河道壅塞监测分析预警装置包括壅水监测站、雷达水位计、电子水尺、管理中心和入户报警器。其中，雷达水位计用于采集上游水位、电子水尺用于采集下游水位。壅水监测站通过lora-mesh接收雷达水位计和电子水尺采集的数据，采用具备边缘计算能力的壅水分析终端，能够执行河道壅塞监测分析预警方法。当进行报警时，壅水监测站具备多种报警方式，支持本地声光报警，支持通过LoRa-MESH自组网向入户报警器发预警，支持通过4G网络向管理平台发送报警。壅水监测站可配备视频采集设备，当站点报警时自动启动视频采集，管理中心可远程查看视频，管理中心可根据视频复核报警真实性。管理中心可部署在云端、省级或市、县级，壅水监测站和入户报警器通过4G与管理中心通信，管理中心日常接收设备的工况信息和水位信息，有预警产生时接收壅水监测站的报警信息并支持远程查看实时视频，日常也可主动下发指令召测水位或查看视频，支持下发指令启动报警或关闭报警。
下面结合说明书附图对本申请实施例作进一步详细描述。
本申请实施例提供的河道壅塞监测分析预警方法的主要流程描述如下。
如图1所示：
步骤S100：获取壅水的定位信息、实时上游水位、实时下游水位、实时出水速度和参考壅水高度。
其中，定位信息为壅水监测站所处的地理位置。壅水监测站通常安装在壅水结构上游河道两侧，靠近壅水结构的位置，立杆高度要保证所有设备安装位置均高于壅水结构顶部，防止壅水过高淹没设备。定位信息可以通过卫星定位系统得到。实时上游水位通过雷达水位计采集，实时下游水位通过电子水尺采集。出水速度为从上游流到下游的水流速度。实时出水速度可以通过流速计采集。参考壅水高度为在壅水结构建造完成后水位自然上涨的高度，也是没有发生堵塞时水位上涨的高度。参考壅水高度可以根据陆浩公式得到。
步骤S200：根据所述实时上游水位、实时下游水位和参考壅水高度确定堵塞程度。
其中，堵塞程度能够反映上游与下游之间的通道被堵塞的严重程度。根据实时上游水位与参考上游水位的差值，以及实时下游水位与参考下游水位的差值，以及实时壅水高度与参考壅水高度的差值进行加权计算，得到堵塞程度。
具体来说，在确定堵塞程度前，需要先根据实时上游水位和实时下游水位确定实时水位差。可以理解的是，当发生堵塞情况时，上游水位会越来越高，而下游水位会越来越低，上游与下游的水位差则也会越来越大。因此，可以通过水位差衡量堵塞的严重程度。具体来说，堵塞程度等于实时水位差与参考壅水高度的比值。在一些具体的实施例中，堵塞程度可以根据比值大小分为不同程度的堵塞，例如，比值小于或等于1.5时，没有发生堵塞。比值小于2，且大于1.5时，发生轻微堵塞。比值小于3，且大于或等于2时，发生中度堵塞。比值大于或等于3时，发生重度堵塞。
步骤S300：根据所述堵塞程度和实时出水速度确定出水流量模型。
其中，出水流量模块包括每一时间节点的出水流量。出水流量为单位时间内从上游流向下游的流量。出水流量为出水速度与过水断面面积的乘积。
对于确定过水断面面积的方式可以有多种，具体来说：
在一个具体的实施例中，可以获取壅水上游和下游的河道地形地貌信息；
根据地形地貌信息和实时上游水位、实时下游水位确定最小流量；
当最小流量位于所壅水的下游时，确定最小流量的位置为过水断面面积，根据过水断面面积和出水速度确定出水流量模型；
当最小流量位于壅水的上游时，根据上游的最小流量与下游的最小流量的比值，确定最小流量的位置的过水断面面积；通过比值对过水断面面积进行修正，根据修正后的过水断面面积和储水速度确定出水流量模型。
在另一个具体的实施例中，可以根据堵塞程度确定过水断面面积，具体来说，获取壅水上游和下游的河道地形地貌信息，根据河道地形地貌信息和堵塞程度确定过水断面面积；即假设在相邻两个时间节点时，堵塞程度没有发生变化，相当于过水断面面积也没有变化，出水速度也没有改变。此时，可以根据相邻两个时间节点的实际水位变化和堵塞程度没有改变的水位变化的差值计算其与出水速度的比值，从而确定过水断面面积的变化值。
根据过水断面面积和出水速度确定出水流量模型。
步骤S400：根据定位信息获取降水量模型和地势信息。
其中，降水量模型包括每一时间节点的降水量。降水量模型可以根据定位信息从气象中心获取得到。地势信息包括河道截面、河道上不同高度的河道宽度、河道深度和等高线分布情况。在本申请中，地势信息的获取过程可以是：首先根据定位信息获取该地区的电子地图和等高线分布情况，而后，将电子地图和等高线分布情况整合在一起。电子地图上能够清楚地反映河道的位置和河道周边各个位置的环境，而等高线分布情况能够反映地势的走向。进一步的，可以从中得到河道截面、河道上不同高度的河道宽度和河道深度。
步骤S500：基于产汇流水文模型，根据降水量模型确定来水流量模型。
其中，来水流量模型包括每一时间节点的来水流量。来水流量为单位时间内流至上游的流量。根据产汇流水文模型和降水量模型确定来水流量模型的手段为相关领域技术人员的常用技术手段，此处不对其做详细说明。
步骤S600：根据所述来水流量模型、出水流量模型、实时上游水位、地势信息预测水位变化趋势。
其中，水位变化趋势包括每一时间节点的上游水位。
在预测水位变化趋势之前，需要先确定流量变化模型。流量变化模型包括每一时间节点的流量变化值。具体来说，首先，根据来水流量模型和出水流量模型确定流量变化模型。而后，根据实时上游水位、河道截面、河道宽度和流量变化值确定目标水位。
可以理解的是，由于来水流量模型和出水流量模型都能够反映每个时间节点的来水流量和出水流量，因此，将来水流量模型和出水流量模型按照时间节点进行匹配，并根据流量变化值等于出水流量减去来水流量计算每个时间节点的流量变化值。值得说明的是，由于来水流量和出水流量都是实时变化的值，所以可能会出现来水流量大于出水流量的情况，也可能出现来水流量小于出水流量的情况。前者上游的水量增多，使得上游水位升高，后者上游的水量减少，使得上游水位降低。
进一步的，在确定每一时间节点的流量变化值后，由于可以确定实时上游水位，因此，可以根据每一时间节点的流量变化值，以及河道截面和河道宽度预测每一时间节点的上游水位。具体来说，河道截面能够反映河道的形状。当确定实时上游水位后，可以根据流量变化值在河道中找到目标水位，使得目标水位与实时上游水位之间形成的水量与流量变化值相同。其中，当流量变化值为正数，则目标水位在实时上游水位之上，当流量变化值为负数，则目标水位在实时上游水位之下。目标水位与实时上游水位之间形成的水量为河道截面上实时上游水位和目标水位所围成的截面的面积与河道上游来水口至出水口的长度的乘积。
步骤S700：根据所述地势信息、水位变化趋势和预设的最高水位差进行分级预警。
可以理解的是，河道作为降雨后的一个泄洪渠道而言，可能会存在以下几种的情况：第一种情况，即水流流量太大会出现从河道溢出的情况。第二种情况，即在河道建造壅水结构后，洪水中夹杂的乱石和树枝会在河道囤积，使得壅水结构与河道之间的通道被堵塞。在这种情况下，如果堵塞程度比较严重，还会造成河道上游的水位持续升高，直至从河道两侧溢出。第三种情况，即壅水结构两侧的水位差过大，使得河道上游囤积的水量具有较高的势能，从而冲垮壅水结构，亦或水流速度太快，也会使得壅水结构出现倒塌的情况。
对上述三种情况进行分析判断，有利于确定泄洪时所带来的影响大小。
对于溢出情况的判断方法为，首先，根据水位变化趋势、流量变化模型和河道深度确定溢出量，而后，根据等高线分布情况判断河道和河道周围的地势高低。
可以理解的是，水位变化趋势能够反映每一时间节点的上游水位。上游水位的最高值为河道深度，即当河道刚好饱和时，上游水位为河道深度。以此可以根据水位变化趋势判断是否有溢出的情况。具体来说，当水位变化趋势中某一时间节点的上游水位达到河道深度时，说明河道处于饱和状态，并开始溢出。而溢出结束的时间节点需要根据河道和河道周围的地势高低做进一步分析。即当河道的地势低于河道周围的地势时，说明水位会持续上涨。此时，只有当出水流量大于来水流量时，溢出的水量向下游流动，使得上游水位回到河道深度时，才会停止溢出。当河道的地势高于河道周围的地势时，说明溢出的部分会直接从河道两侧流出，使得上游水位依然保持在河道深度的高度。直至出水流量大于来水流量时，才会停止溢出。
当确定溢出的开始时间节点和结束时间节点时，即可从流量变化模型中找到相对应的开始时间节点和结束时间节点，计算从开始时间节点到结束时间节点时的流量变化值总和，以确定溢出量。
进一步的，若河道地势较高，则根据溢出量和等高线分布情况确定波及范围。值得说明的是，当河道地势较高，则溢出的部分会流向河道周边的地方。而河道周边可能存在村落，即溢出的河水会流向村落，甚至会对村落里的居民造成伤害。因此，需要确定波及范围。具体的，首先需要确定河道周围的地势走向。若离河道越远的地方地势越低，则河水会从河道两侧沿着一直向地势较低的地方流动。此时，波及范围为河水流经的所有区域。若河道周围的地势有高有低，则河水会从河道两侧流向地势低于周围地势的区域。此时，波及范围为河水流经的所有区域以及地势低于周围地势的区域。由于溢出的河水在流动时部分河水会渗入地下，因此，集聚在地势低于周围地势的区域的河水量小于溢出量。集聚在地势低于周围地势的区域的河水量可以根据土壤的渗水率计算。
需要说明的是，地势低于周围地势的区域中的被波及的范围只有河水能够没过的区域，具体可以根据地势低于周围地势的区域的地势计算河水没过的区域。
在确定波及范围后，可以根据波及范围的位置确定在波及范围内的报警装置，并针对性地向这些报警装置发送报警信号。
若河道地势较低，则上游水位持续上涨，可能会溢出至壅水结构，或者是与下游形成过大的水位差，从而使得壅水结构倒塌。
对于倒塌情况的判断方法为，首先确定最高水位差，而后，判断河道深度和最高水位差之间的大小关系。其中，最高水位差为壅水结构能够承受的上下游水位差的最大值。最高水位差的确定方法为，首先获取壅水结构的材料成分、壅水结构插入河床的长度信息和壅水结构的横截面面积。然后，再根据材料成分、长度信息和横截面面积确定壅水结构的耐受强度。最后，根据耐受强度确定最高水位差。
若河道深度小于最高水位差，则说明壅水结构两侧的水位差不会高于最高水位差，因此也不会使得壅水结构出现倒塌的情况。但是，过大的出水速度也会导致壅水结构倒塌，所以还需要采集出水速度以判断壅水结构是否会出现倒塌。可以理解的，在河道深度大于最高水位差时，壅水结构会不会因为上下游水位差过大出现倒塌情况，还需要进一步确定上下游水位差是否超过最高水位差。
对于壅水结构倒塌对下游的影响，主要是桥梁堵塞后水位快速升高，形成类似堰塞湖的大量积水在桥梁垮塌在瞬间快速冲向下游，水量大、水头高、流速快、冲击力强，对下游沿河居民的威胁严重。因此，可以采用如下方式进行判断：
在一个具体的实施例中，可以采用当桥梁上游上位达到与桥梁顶部相同，且桥梁上下水位差超过桥梁正常雍水高度Hy的三倍以上，应向下游发布预警。也可以根据垮塌计算淹没分析，下游淹没深度超过50cm的区域发布红色预警，淹没深度在20-50cm的区域发布橙色预警，淹没不超过20cm的区域发布黄色预警。还可以根据水流速计算分析，对下游河道两侧存在水流上岸的区域发布预警，流速超过3m/s的区域发布红色预警，流速不超过3m/s的区域发橙色预警，流速不足1m/s的区域发黄色预警。
由于堵塞、溢出、倒塌这三种情况可能会同时出现两种或三种，当出现不同的情况时也意味着灾害程度不同，因此需要分级预警。在本申请实施例中，若可能出现堵塞、溢出、倒塌中任意一种现象时，则进行一级预警；若可能出现堵塞、溢出、倒塌中任意两种现象时，则进行二级预警；若可能出现堵塞、溢出、倒塌三种现象时，则进行三级预警。
当然，在一些具体的场景中，也可以采用不同的标准判断其严重程度，从而做进一步地分级报警。
例如，当出现堵塞情况时，为一级预警。当出现堵塞情况并导致水位快速上涨至即将溢出时，为二级预警。当出现堵塞情况并且溢出水位达到20cm时，为三级预警。
本申请实施例提供的河道壅塞监测分析预警方法不仅能够对壅水高度进行准确分析，还能够更好地适用于一些场景中。例如，当监测到壅水结构与河道之间的通道发生堵塞时，若即将面临降雨天气时，工作人员很难在降雨天气来临之前完成对河道的清理工作。此时，通过预测河道的水位变化，确定可能受灾的居民，并进行预警，可以使得居民提前做好预防措施。
图2为本申请一种实施例提供的河道壅塞监测分析预警系统。
如图2所示的河道壅塞监测分析预警系统，包括第一获取模块21、程度确定模块22、出水流量确定模块23、第二获取模块24、来水流量确定模块25、预测模块26和分析预警模块27，其中：
第一获取模块21，用于获取壅水的定位信息、实时上游水位、实时下游水位、实时出水速度和参考壅水高度；
程度确定模块22，用于根据所述实时上游水位、实时下游水位和参考壅水高度确定堵塞程度；
出水流量确定模块23，用于根据所述堵塞程度和实时出水速度确定出水流量模型，所述出水流量模型包括每一时间节点的出水流量；
第二获取模块24，用于根据所述定位信息获取降水量模型和地势信息；
来水流量确定模块25，用于基于产汇流水文模型，根据降水量模型确定来水流量模型，所述降水量模型包括每一时间节点的降水量，所述来水流量模型包括每一时间节点的来水流量；
预测模块26，用于根据所述来水流量模型、出水流量模型、实时上游水位、地势信息预测水位变化趋势；以及，
分析预警模块27，用于根据所述地势信息、水位变化趋势和预设的最高水位差进行分级预警。
图3示出了适于用来实现本申请实施例的智能终端的结构示意图。
如图3所示，智能终端包括中央处理单元(CPU)301，其可以根据存储在只读存储器(ROM)302中的程序或者从存储部分加载到随机访问存储器(RAM)303中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 303中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU 301、ROM302以及RAM 303通过总线304彼此相连。输入/输出(I/O)接口305也连接至总线304。
以下部件连接至I/O接口305：包括键盘、鼠标等的输入部分306；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分307；包括硬盘等的存储部分308；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分309。通信部分309经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器310也根据需要连接至I/O接口305。可拆卸介质311，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等，根据需要安装在驱动器310上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分308。
特别地，根据本申请的实施例，上文参考流程图图1描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在机器可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分309从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质311被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)301执行时，执行本申请的系统中限定的上述功能。
需要说明的是，本申请所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一种或多种导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，前述模块、程序段、或代码的一部分包含一种或多种用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括：第一获取模块21、程度确定模块22、出水流量确定模块23、第二获取模块24、来水流量确定模块25、预测模块26和分析预警模块27。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定，例如，第一获取模块21还可以被描述为“用于获取定位信息、实时上游水位、实时下游水位、实时出水速度和参考壅水高度的模块”。
作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的智能终端中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该智能终端中的。上述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，当上述前述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的河道壅塞监测分析预警方法。
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 (7)
1.一种河道壅塞监测分析预警方法，其特征在于，包括：
获取壅水的定位信息、实时上游水位、实时下游水位、实时出水速度和参考壅水高度，所述参考壅水高度为在壅水结构建造完成后水位自然上涨的高度，也是没有发生堵塞时水位上涨的高度；
根据所述实时上游水位、实时下游水位和参考壅水高度确定堵塞程度；
根据所述堵塞程度和实时出水速度确定出水流量模型，所述出水流量模型包括每一时间节点的出水流量；
根据所述定位信息获取降水量模型和地势信息；
基于产汇流水文模型，根据降水量模型确定来水流量模型，所述降水量模型包括每一时间节点的降水量，所述来水流量模型包括每一时间节点的来水流量；
根据所述来水流量模型、出水流量模型、实时上游水位、地势信息预测水位变化趋势；
根据所述地势信息、水位变化趋势和预设的最高水位差进行分级预警；
所述根据堵塞程度和出水速度确定出水流量模型包括：
获取壅水上游和下游的河道地形地貌信息；
根据所述地形地貌信息和实时上游水位、实时下游水位确定最小流量；
当所述最小流量位于所壅水的下游时，确定所述最小流量的位置为过水断面面积，根据所述过水断面面积和出水速度确定出水流量模型；
当所述最小流量位于所述壅水的上游时，根据上游的最小流量与下游的最小流量的比值，确定所述最小流量的位置的过水断面面积；通过所述比值对所述过水断面面积进行修正，根据修正后的过水断面面积和储水速度确定出水流量模型；
或，
根据所述实时上游水位与参考上游水位的差值，以及实时下游水位与参考下游水位的差值，以及实时壅水高度与参考壅水高度的差值进行加权计算，得到堵塞程度；
获取壅水上游和下游的河道地形地貌信息，根据所述河道地形地貌信息和堵塞程度确定过水断面面积；
根据所述过水断面面积和出水速度确定出水流量模型。
2.根据权利要求1所述的河道壅塞监测分析预警方法，其特征在于，所述地势信息包括河道截面和河道上不同高度的河道宽度；
所述根据所述来水流量模型、出水流量模型、实时上游水位、地势信息预测水位变化趋势包括：
根据所述来水流量模型和出水流量模型确定流量变化模型，所述流量变化模型包括每一时间节点的流量变化值；
根据所述实时上游水位、河道截面、河道宽度和流量变化值确定目标水位，所述目标水位与实时上游水位之间形成的水量与流量变化值相同；
根据每一时间节点的目标水位得到水位变化趋势。
3.根据权利要求1所述的河道壅塞监测分析预警方法，其特征在于，所述根据所述地势信息、水位变化趋势和预设的最高水位差进行分级预警包括：
若出现堵塞、溢出、倒塌中任意一种现象时，则进行一级预警；
若出现堵塞、溢出、倒塌中任意两种现象时，则进行二级预警；
若出现堵塞、溢出、倒塌三种现象时，则进行三级预警。
4.根据权利要求2所述的河道壅塞监测分析预警方法，其特征在于，所述地势信息还包括河道深度和等高线分布情况；
所述根据所述地势信息、水位变化趋势和预设的最高水位差进行分级预警包括：
根据所述水位变化趋势、流量变化模型和河道深度确定溢出量；
根据所述等高线分布情况判断河道和河道周围的地势高低；
若河道地势较高，则根据溢出量和等高线分布情况确定波及范围；
向所述波及范围内的报警装置发送报警信号。
5.根据权利要求3所述的河道壅塞监测分析预警方法，其特征在于，所述根据所述地势信息、水位变化趋势和预设的最高水位差进行分级预警包括：
若河道深度小于最高水位差，则不会出现倒塌现象。
6.根据权利要求4所述的河道壅塞监测分析预警方法，其特征在于，所述最高水位差的确定方法包括：
获取壅水结构的材料成分、 壅水结构插入河床的长度信息和壅水结构的横截面面积；
根据所述材料成分、长度信息和横截面面积确定壅水结构的耐受强度；
根据所述耐受强度确定最高水位差。
7.一种河道壅塞监测分析预警系统，其特征在于，包括，
第一获取模块(21)，用于壅水的定位信息、实时上游水位、实时下游水位、实时出水速度和参考壅水高度，所述参考壅水高度为在壅水结构建造完成后水位自然上涨的高度，也是没有发生堵塞时水位上涨的高度；
程度确定模块(22)，用于根据所述实时上游水位、实时下游水位和参考壅水高度确定堵塞程度；
出水流量确定模块(23)，用于根据所述堵塞程度和实时出水速度确定出水流量模型，所述出水流量模型包括每一时间节点的出水流量；用于获取壅水上游和下游的河道地形地貌信息；根据所述地形地貌信息和实时上游水位、实时下游水位确定最小流量；当所述最小流量位于所壅水的下游时，确定所述最小流量的位置为过水断面面积，根据所述过水断面面积和出水速度确定出水流量模型；当所述最小流量位于所述壅水的上游时，根据上游的最小流量与下游的最小流量的比值，确定所述最小流量的位置的过水断面面积；通过所述比值对所述过水断面面积进行修正，根据修正后的过水断面面积和储水速度确定出水流量模型；或用于根据所述实时上游水位与参考上游水位的差值，以及实时下游水位与参考下游水位的差值，以及实时壅水高度与参考壅水高度的差值进行加权计算，得到堵塞程度；获取壅水上游和下游的河道地形地貌信息，根据所述河道地形地貌信息和堵塞程度确定过水断面面积；根据所述过水断面面积和出水速度确定出水流量模型；
第二获取模块(24)，用于根据所述定位信息获取降水量模型和地势信息；
来水流量确定模块(25)，用于基于产汇流水文模型，根据降水量模型确定来水流量模型，所述降水量模型包括每一时间节点的降水量，所述来水流量模型包括每一时间节点的来水流量；
预测模块(26)，用于根据所述来水流量模型、出水流量模型、实时上游水位、地势信息预测水位变化趋势；以及，
分析预警模块(27)，用于根据所述地势信息、水位变化趋势和预设的最高水位差进行分级预警。
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