基于平滩流量的凌汛期河道适宜封河流量计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于平滩流量的凌汛期河道适宜封河流量计算方法，获取原始数据；计算河段历年平滩流量，获得河段历年平滩流量变化趋势；获取河段历年实际封河流量和稳封期实测流量；建立不出险封河流量与平滩流量的关系；建立出险封河流量与平滩流量关系；获得河段封河流量的上限值；获得河段内水资源利用需求与封河流量、稳封期实测流量的关系；计算历年河段稳封期的佛汝德数Fr，建立历年河段佛汝德数与稳封期实测流量的关系；根据佛汝德数与稳封期实测流量的关系，结合获得的数据关系，确定避免冰塞发生的适宜封河流量。本发明专利技术优点在于解决了凌汛期河道封河流量难以确定，防凌形势无法控制的关键技术问题。形势无法控制的关键技术问题。形势无法控制的关键技术问题。

【技术实现步骤摘要】
基于平滩流量的凌汛期河道适宜封河流量计算方法


[0001]本专利技术涉及凌汛河流防凌调控
，尤其是涉及一种基于平滩流量的凌汛期河道适宜封河流量计算方法。

技术介绍

[0002]黄河凌汛威胁是一项长期难以解决的世界性难题，素有“凌汛决口、河官无罪”之说。黄河宁夏内蒙古河段和山东河段由低纬度流向高纬度，冬春季封开河期间时空顺序不一致，加之河道形态特征复杂多变，极易形成冰塞冰坝，造成严重的凌汛灾害。由于孕灾环境复杂、突发链发性强和防控难度大，黄河冰凌灾害是我国冬春季节大江大河中最突出、最重大的自然灾害。人民治黄以来，国家通过不断完善防凌工程措施和非工程措施，大大降低了凌灾发生的频率，灾害程度有所减轻。但黄河凌情影响因素复杂，凌灾频发、突发、难防、难抢的特性没有根本改变。
[0003]受来水来沙条件和人类活动影响，冲积性河道主槽冲淤变化较大，平滩流量变化大，河道平滩流量大小直接影响凌情表现和防凌形势，维持一定的河道平滩流量是控制凌汛期水位、槽蓄水增量规模和凌洪流量的关键因子，是确定凌汛期河道防凌控制指标封河流量的重要参数。流凌封河期，随着气温的降低、流凌密度增加，河道糙率增大、流量减小、水位升高，特别是在封河时，冰花大量聚集阻塞河道、流量快速减小、水位急剧升高。首封时需要控制适宜稍大的封河流量，形成较高冰盖，并避免过大、过小流量封河，以免造成冰塞或对后期防凌形势不利；封河发展阶段，要控制适宜的封河流量、且缓慢稍有减小，以减小槽蓄水增量。封河流量过小，可能导致封河形成的冰盖较低，封冻河道冰盖下过流能力偏低，冰期河段槽蓄水滞留严重，后期容易水鼓冰开造成凌汛险情，凌灾风险增大；若封河流量过大，冰盖前缘流速偏高，容易出现严重冰塞险情。因此，在封河前期，要根据气温预报、河道条件，流凌发展，及时加强水库防凌调度，保持适宜封河流量，对于凌汛期凌情多发河段防凌调度至关重要。
[0004]现有凌汛期河道适宜封河流量计算的技术方案，通常都是设定不同量级的封河流量方案，模拟防凌调度过程，分析不同流量级的封河流量情况下，防凌调度效果，从而选择对防凌调度最有利的适宜的封河流量（见《黄河海勃湾水库运用初期防凌运用方式研究》，贺顺德,、雷鸣、郭金萃，人民黄河, 2016）。这种方式主要根据非汛期水资源调度需求，针对冲积性河流河道边界条件变化（如平滩流量）对封河流量的影响分析不足，科学性不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种基于平滩流量的凌汛期河道适宜封河流量计算方法，用以快速、便捷地计算凌汛期适宜的封河流量，支撑防汛调度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术可采取下述技术方案：本专利技术所述一种基于平滩流量的凌汛期河道适宜封河流量计算方法，包括以下步骤：
S1，获取原始数据；S2，计算河段历年平滩流量，获得河段历年平滩流量变化趋势；S3，获取河段历年实际封河流量和稳封期实测流量S4，建立不出险封河流量与平滩流量的关系；S5，建立出险封河流量与平滩流量关系；S6, 获得河段封河流量的上限值；S7，获得河段内水资源利用需求与封河流量、稳封期实测流量的关系；S8，计算历年河段稳封期的佛汝德数Fr，建立历年河段佛汝德数与稳封期实测流量的关系；S9，根据S8中佛汝德数与稳封期实测流量的关系，结合S4、S5、S6和S7步中获得的数据关系，确定避免冰塞发生的适宜封河流量；进一步地，S1步中，所述原始数据包括河段的动力因子、热力因子、河道边界条件；所述动力因子包括流速、流量、水深、水位；所述热力因子包括气温、流凌日期、封河日期、开河日期；所述河道边界条件包括实测大断面、河道比降、糙率；进一步地，S4、S5、S6、S7、S8和S9步中，均通过大数据统计分析建立和获取相应的关系和数值；进一步地，S8步中，所述佛汝德数Fr的计算公式为：其中，V为河段稳封期的平均流速，由稳封期实测流量除以大断面面积获得；大断面面积通过河段实测大断面数据计算得到；H为河段稳封期平均水深；g为重力加速度；进一步地，S9步中，所述佛汝德数在0.09～0.1之间，为黄河形成冰塞的临界佛汝德数；本专利技术优点在于考虑了影响封河流量的因子平滩流量，建立平滩流量与封河流量关系，基于平滩流量推求封河流量，能够快速准确的求出适宜的封河流量。理论依据充分，综合考虑动力、热力和河道边界条件，分析冰塞发生的流量条件及临界佛汝德数，确定避免冰塞发生的适宜封河流量，具有较好的理论支撑。提出了适用于冲积性河流的河道适宜封河流量分析方法，解决了凌汛期河道封河流量难以确定，防凌形势无法控制的关键技术问题。
附图说明
[0007]图1是本专利技术所述方法流程图。
[0008]图2是本专利技术所述方法中平滩流量趋势图。
[0009]图3是本专利技术所述方法中历年河段佛汝德数述稳封期实测流量的关系图。
具体实施方式
[0010]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0011]首先将本专利技术所涉及到的专业术语含义解释如下：
平滩流量指在具有滩槽结构的复式河槽中，水位到达河漫滩（或边滩的滩边）高度时所对应的流量。
[0012]凌汛期指从流凌开始经过封河再到开河所持续的全部时间，包括流凌期、封河期、开河期等阶段。
[0013]封河流量指河段最早出现封冻时的河段流量，一般取最能代表首次封冻地点流量的水文站首封前几天的平均流量。
[0014]适宜封河流量指既能保证河道凌汛期防凌安全，又能发挥河道冰下过流能力、并满足水资源利用要求的封河流量。
[0015]如图1所示，本专利技术所述基于平滩流量的凌汛期河道适宜封河流量计算方法，包括以下步骤：S1,获取原始数据；原始数据包括河段的动力因子、热力因子、河道边界条件等；其中动力因子包括流速、流量、水深、水位等；热力因子包括气温、流凌日期、封河日期、开河日期等；河道边界条件包括实测大断面、河道比降、糙率等；S2,计算河段历年平滩流量，获得河段历年平滩流量变化趋势；S3,获取河段历年实际封河流量和稳封期实测流量S4，建立不出险封河流量与平滩流量的关系；通过大数据统计没有发生严重冰塞及险情年份的实际封河流量，建立不出险封河流量与平滩流量的关系；S5，建立出险封河流量与平滩流量关系；通过大数据统计发生严重冰塞及险情年份的实际封河流量，建立出险封河流量与平滩流量关系；S6, 获得河段封河流量的上限值；通过大数据选择河段汛期发生大洪水，凌汛期河道过流能力较好，封河期封河流量较大，且没有发生封河期凌灾记录的年份的封河流量，作为河段封河流量的上限值；S7，获得河段内水资源利用需求与封河流量、稳封期实测流量的关系；通过大数据统计历年河段内水资源利用需求，如农业、工业、生活、生态引退水等，对凌汛期流量波动的影响，建立历年河段内水资源利用需求与封河流量、稳封期实测流量的关系；稳封期实测流量由河段水文站实测获得； S8，计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于平滩流量的凌汛期河道适宜封河流量计算方法,其特征在于：S1，获取原始数据；S2，计算河段历年平滩流量，获得河段历年所述平滩流量变化趋势；S3，获取河段历年实际封河流量和稳封期实测流量S4，建立不出险所述封河流量与平滩流量的关系；S5，建立出险封河流量与平滩流量关系；S6, 获得河段封河流量的上限值；S7，获得河段内水资源利用需求与封河流量、所述稳封期实测流量的关系；S8，计算历年河段稳封期的佛汝德数Fr，建立历年河段所述佛汝德数与稳封期实测流量的关系；S9，根据S8中佛汝德数与稳封期实测流量的关系，结合S4、S5、S6和S7步中获得的数据关系，确定避免冰塞发生的适宜封河流量。2.根据权利要求1所述的基于平滩流量的凌汛期河道适宜封河流量计算方法，其特征在于：S1步中，所述原始数据包括河段的动力因子、热力因子、河道边界条件；所述动力因子包...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红珍，张志红，鲁俊，赵梦龙，许明一，马莅茗，
申请(专利权)人：黄河勘测规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：