本申請涉及水力學(xué)及河流動力學(xué)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別方法、系統(tǒng)及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、山區(qū)河流已成為受影響最嚴(yán)重的對象之一，其泥沙補給過程發(fā)生顯著變化。特別是受地震、岸坡崩塌、滑坡和山洪泥石流等自然災(zāi)害影響，大量泥沙在短時間內(nèi)進入山區(qū)河道，造成河床淤積和水位抬升，甚至淤堵河道，形成堰塞湖，嚴(yán)重威脅人民生命財產(chǎn)安全。

2、補給泥沙進入河道后，可通過擴散、平移或兩者相結(jié)合的形式向下游運動，具體運動形式取決于水流條件、泥沙補給規(guī)模(量)或粒徑、河道邊界條件等。對于以擴散為主要運動形式的泥沙淤積體，在運動過程中淤積體位置基本保持不變，淤積體積不斷減小，河床高程也不斷降低。以平移為主要運動形式的泥沙淤積體，在運動過程中淤積體積基本維持不變，淤積體整體向下游平移運動，河床高程也保持不變。以擴散-平移相結(jié)合形式運動的泥沙淤積體，在運動過程中淤積體不斷向下游遷移，淤積體積不斷減小，河床高程也不斷降低(圖2)。在山區(qū)河流中，當(dāng)泥沙補給規(guī)模(量)和粒徑組成不同時，進入河道的泥沙物源可以隨水流向下游運動，也可以停留在原地作為河道泥沙補給的長期來源，其河床泥沙運動過程直接關(guān)系到河流形態(tài)演變的方向。現(xiàn)有研究對大量泥沙進入河道后河床泥沙淤積體的運動特性研究相對較少，缺乏河床泥沙淤積體擴散或平移運動形式的判別方法，嚴(yán)重制約了山區(qū)河流水沙災(zāi)害的防治水平。因此，需要正確認識大量泥沙進入河道后河床泥沙淤積體的運動規(guī)律，豐富山區(qū)河流泥沙運動基本理論，為山區(qū)河流治理和水沙災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)支持。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請實施例的目的在于提供一種山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，實現(xiàn)對大量泥沙進入山區(qū)河道后河床泥沙淤積運動形式的有效判別。

2、為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：

3、第一方面，本申請實施例提供一種山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別方法，包括以下具體步驟：

4、s1：確定目標(biāo)河道在大量泥沙進入河道前，河道沿程任一斷面位置的河床初始高程zbi,0；

5、s2：確定目標(biāo)河道在大量泥沙進入河道后，河床淤積范圍l的歷時變化過程；

6、s3：確定目標(biāo)河道在大量泥沙進入河道后，所述淤積范圍l內(nèi)河道沿程任一斷面位置河床高程zbi的歷時變化；

7、s4：確定步驟s3中所述淤積范圍l內(nèi)河道沿程任一斷面位置的河床淤積高度δzbi；

8、s5：依據(jù)步驟s4中所述河床淤積高度δzbi的歷時變化，繪制所述河床淤積范圍l內(nèi)河床淤積高度的累積分布曲線，即ced曲線；

9、s6：依據(jù)步驟s5中所述河床淤積高度的累積分布曲線，確定河床泥沙淤積體的縱向中心位置參數(shù)與四分位距參數(shù)iqr；

10、s7：以步驟s6中所述泥沙淤積體縱向中心位置參數(shù)為橫坐標(biāo)，所述四分位距參數(shù)iqr為縱坐標(biāo)，繪制兩者的關(guān)系曲線，計算該曲線的斜率k，斜率k用來定量判別山區(qū)河流河床泥沙淤積體的運動形式。

11、步驟s2中所述河床淤積范圍l指河道泥沙入河點位置到下游河床未淤積位置處的距離。

12、步驟s4中所述河道沿程任一斷面位置的河床淤積高度δzbi由下述公式計算得到：

13、δzbi＝zbi-zbi,0(1)

14、式中，zbi為所述淤積范圍l內(nèi)河道沿程任一斷面位置河床高程；zbi,0為河道沿程任一斷面位置的河床初始高程。

15、步驟s5中ced曲線用來定性判別山區(qū)河流河床泥沙淤積體的運動形式，當(dāng)泥沙淤積體以擴散形式向下游運動時，ced曲線隨時間呈順時針旋轉(zhuǎn)，并隨著泥沙輸移出河道而逐漸消失，當(dāng)泥沙淤積體以平移形式向下游運動時，ced曲線的斜率隨時間基本保持不變，當(dāng)泥沙淤積體以擴散-平移相結(jié)合的形式向下游運動時，ced曲線隨時間表現(xiàn)為向下游的平移與旋轉(zhuǎn)下降相結(jié)合的形式。

16、步驟s6中依據(jù)步驟s5中所述河床淤積高度的累積分布曲線，確定河床泥沙淤積體的縱向中心位置參數(shù)與四分位距參數(shù)iqr具體為，

17、iqr＝q3-q1(2)

18、式中，iqr為四分位距；q1為某一組分布數(shù)據(jù)的第一四分位距；q3為某一組分布數(shù)據(jù)的第三四分位距。

19、第二方面，本申請實施例提供一種山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：存儲器及處理器，所述存儲器中包括山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別方法的程序，所述山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別方法的程序被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)以下步驟：確定目標(biāo)河道在大量泥沙進入河道前，河道沿程任一斷面位置的河床初始高程zbi,0；確定目標(biāo)河道在大量泥沙進入河道后，河床淤積范圍l的歷時變化過程；確定目標(biāo)河道在大量泥沙進入河道后，所述淤積范圍l內(nèi)河道沿程任一斷面位置河床高程zbi的歷時變化；確定步驟s3中所述淤積范圍l內(nèi)河道沿程任一斷面位置的河床淤積高度δzbi；依據(jù)步驟s4中所述河床淤積高度δzbi的歷時變化，繪制所述河床淤積范圍l內(nèi)河床淤積高度的累積分布曲線，即ced曲線；依據(jù)步驟s5中所述河床淤積高度的累積分布曲線，確定河床泥沙淤積體的縱向中心位置參數(shù)與四分位距參數(shù)iqr；以步驟s6中所述泥沙淤積體縱向中心位置參數(shù)為橫坐標(biāo)，所述四分位距參數(shù)iqr為縱坐標(biāo)，繪制兩者的關(guān)系曲線，計算該曲線的斜率k，斜率k用來定量判別山區(qū)河流河床泥沙淤積體的運動形式。

20、第三方面，本申請實施例提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有程序代碼，所述程序代碼被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如權(quán)利要求1至5任一項所述的山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別方法的步驟。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

22、1、本發(fā)明通過河床淤積高度的累積分布曲線，能夠定性判別山區(qū)河流河床泥沙淤積體的擴散或平移運動形式。通過河床泥沙淤積體縱向中心位置參數(shù)與四分位距參數(shù)iqr的關(guān)系曲線斜率k，能夠定量判別山區(qū)河流河床泥沙淤積體的具體運動形式。

23、2、本發(fā)明提出的山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別方法，僅需要確定目標(biāo)河道泥沙入河點下游河段河床淤積前后的河床高程，即可有效判別淤積體的具體運動形式，實際中易于操作，在本領(lǐng)域具有廣泛的通用性，能夠為泥沙補給變化下山區(qū)河流治理和水沙災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)工作提供技術(shù)指導(dǎo)。

技術(shù)特征：

1.一種山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別方法，其特征在于，步驟s2中所述河床淤積范圍l指河道泥沙入河點位置到下游河床未淤積位置處的距離。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別方法，其特征在于，步驟s4中所述河道沿程任一斷面位置的河床淤積高度δzbi由下述公式計算得到：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別方法，其特征在于，步驟s5中ced曲線用來定性判別山區(qū)河流河床泥沙淤積體的運動形式，當(dāng)泥沙淤積體以擴散形式向下游運動時，ced曲線隨時間呈順時針旋轉(zhuǎn)，并隨著泥沙輸移出河道而逐漸消失，當(dāng)泥沙淤積體以平移形式向下游運動時，ced曲線的斜率隨時間基本保持不變，當(dāng)泥沙淤積體以擴散-平移相結(jié)合的形式向下游運動時，ced曲線隨時間表現(xiàn)為向下游的平移與旋轉(zhuǎn)下降相結(jié)合的形式。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別方法，其特征在于，步驟s6中依據(jù)步驟s5中所述河床淤積高度的累積分布曲線，確定河床泥沙淤積體的縱向中心位置參數(shù)與四分位距參數(shù)iqr具體為，

6.一種山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：存儲器及處理器，所述存儲器中包括山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別方法的程序，所述山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別方法的程序被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)以下步驟：確定目標(biāo)河道在大量泥沙進入河道前，河道沿程任一斷面位置的河床初始高程zbi,0；確定目標(biāo)河道在大量泥沙進入河道后，河床淤積范圍l的歷時變化過程；確定目標(biāo)河道在大量泥沙進入河道后，所述淤積范圍l內(nèi)河道沿程任一斷面位置河床高程zbi的歷時變化；確定步驟s3中所述淤積范圍l內(nèi)河道沿程任一斷面位置的河床淤積高度δzbi；依據(jù)步驟s4中所述河床淤積高度δzbi的歷時變化，繪制所述河床淤積范圍l內(nèi)河床淤積高度的累積分布曲線，即ced曲線；依據(jù)步驟s5中所述河床淤積高度的累積分布曲線，確定河床泥沙淤積體的縱向中心位置參數(shù)與四分位距參數(shù)iqr；以步驟s6中所述泥沙淤積體縱向中心位置參數(shù)為橫坐標(biāo)，所述四分位距參數(shù)iqr為縱坐標(biāo)，繪制兩者的關(guān)系曲線，計算該曲線的斜率k，斜率k用來定量判別山區(qū)河流河床泥沙淤積體的運動形式。

7.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有程序代碼，所述程序代碼被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如權(quán)利要求1至5任一項所述的山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種山區(qū)河流河床泥沙淤積體運動形式的判別方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，方法包括確定目標(biāo)河道在大量泥沙進入河道前，河道沿程任一斷面位置的河床初始高程；確定目標(biāo)河道在大量泥沙進入河道后，河床淤積范圍L的歷時變化過程；確定目標(biāo)河道在大量泥沙進入河道后，所述淤積范圍L內(nèi)河道沿程任一斷面位置河床高程的歷時變化；確定淤積范圍L內(nèi)河道沿程任一斷面位置的河床淤積高度；繪制所述河床淤積范圍L內(nèi)河床淤積高度的累積分布曲線；確定河床泥沙淤積體的縱向中心位置參數(shù)與四分位距參數(shù)IQR；計算兩者關(guān)系曲線的斜率k，來定量判別山區(qū)河流河床泥沙淤積體的運動形式。本申請能夠有效判別不同泥沙補給條件下河床泥沙淤積體的擴散或平移運動形式。

技術(shù)研發(fā)人員：周其航,李志晶,周銀軍,金中武,劉亞,陳鵬,鄭曉剛,張國帥,李文奇,李福建,陳齊,王亦森,楊緒海,劉昭希,劉小斌,張玉琴,朱帥,吳華莉,劉玉嬌,馬秀琴
受保護的技術(shù)使用者：長江水利委員會長江科學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26