沖積河流的沖刷重心的識別方法、裝置、設備及存儲介質制造方法及圖紙

本發明專利技術提供沖積河流的沖刷重心的識別方法、裝置、設備及存儲介質，該方法包括：獲取待研究河段在所有目標年份內的各斷面的形態特征量；基于各斷面的形態特征量，確定各斷面的特征高程；基于各斷面的特征高程以及待研究河段的各斷面的平面形態，將待研究河段劃分成多個子河段，并分別計算每個子河段在所有目標年份內分別對應的單位河長沖淤量；基于所有子河段在所有目標年份內分別對應的單位河長沖淤量，確定每個子河段在目標年份內的沖淤等級；對沖淤等級最高的河段所在的位置進行時空聚類分析，確定待研究河段在待研究時段內的沖刷重心的時空分布。本發明專利技術可以準確地確定沖刷重心的位置。心的位置。心的位置。

【技術實現步驟摘要】
沖積河流的沖刷重心的識別方法、裝置、設備及存儲介質


[0001]本專利技術涉及河床演變
，尤其涉及沖積河流的沖刷重心的識別方法、裝置、設備及存儲介質。

技術介紹

[0002]沖積河流作為自然界輸移水沙的主要通道，其具有自身的平衡屬性。當受到自然或人為因素的干擾時，河道會從平衡態轉變為非平衡態，并自動向干擾后的新平衡狀態調整。
[0003]在沖積河流上修建水庫后，不僅會改變下游河道的來水來沙條件，而且還會導致壩下游河流進入河床再造過程。尤其在水庫運用初期，大部分壩下游河流將發生自上而下的普遍沖刷，壩下游河段的沖淤調整是大壩修建后最迅速、最直觀的變化。河道沖刷的歷時、強度以及空間分布主要受到水庫運行方式以及當地地形地質等各種綜合因素的影響。盡管最大的沖刷位置通常靠近壩下游，但沖刷速率最大的位置會隨著時間和空間變化，且沖刷最強的位置具有隨時間向下游遷移的趨勢。
[0004]然而，雖然河床沖刷速率通常與水流含沙量恢復程度以及河床的粗化程度呈正相關關系，但是，沖積河流在受到擾動后沖刷重心的位置可能向下游遷移，也可能在上、下游河道之間擺動，如何準確地確定沖刷重心的位置，成為目前亟需解決的技術問題。

技術實現思路

[0005]本專利技術實施例提供了一種沖積河流的沖刷重心的識別方法、裝置、設備及存儲介質，以解決目前無法準確地確定沖刷重心的位置的問題。
[0006]第一方面，本專利技術實施例提供了一種沖積河流的沖刷重心的識別方法，包括：獲取待研究河段在所有目標年份內的各斷面的形態特征量，其中，形態特征量包括各斷面的河底高程和各斷面距離大壩的位置，目標年份為待研究時段內的任意一個年份；基于各斷面的形態特征量，確定各斷面的特征高程；基于各斷面的特征高程以及待研究河段的各斷面的平面形態，將待研究河段劃分成多個子河段，并分別計算每個子河段在所有目標年份內分別對應的單位河長沖淤量；基于所有子河段在所有目標年份內分別對應的單位河長沖淤量，確定每個子河段在目標年份內的沖淤等級；對沖淤等級最高的河段所在的位置進行時空聚類分析，確定待研究河段在待研究時段內的沖刷重心的時空分布。在一種可能的實現方式中，基于各斷面的特征高程以及待研究河段的各斷面的平面形態，將待研究河段劃分成多個子河段，并分別計算每個子河段在所有目標年份內分別對應的單位河長沖淤量，包括：基于待研究河段的各斷面的特征高程，確定各斷面的斷面面積和各斷面的面積變
化量；基于待研究河段的河道曲率和各斷面的斷面分布，將待研究河段分成多個子河段，其中，每個子河段包括多個小河段；基于每個子河段在目標年份對應的每個小河段的起止斷面面積的變化量、以及每個子河段中的每個小河段的長度，確定每個子河段在所有目標年份內分別對應的單位河長沖淤量。在一種可能的實現方式中，每個小河段在第m年對應的起止斷面面積的變化量
△
A
m
為：
△
A
m
=（
△
A
m1
+
△
A
m2
）/2；每個小河段在第m年對應的起始斷面的斷面面積的變化量
△
A
m1
為：
△
A
m1
=A
m1
?
A
(m
?
1)1
；每個小河段在第m年對應的終止斷面的斷面面積的變化量
△
A
m2
為：
△
A
m2
=A
m2
?
A
(m
?
1)2
；第j個子河段在第m年對應的單位河長沖淤量
△
V
jm
為：
△
V
jm
=；其中，
△
A
mi
為第j個子河段內的第i個小河段在第m年對應的起止斷面面積的變化量，i為正整數，k為第j個子河段總共包括k個小河段，l
i
為第i個小河段的河長，A
m1
為第m年該小河段的起始斷面的斷面面積，A
（m
?
1）1
為第m
?
1年該小河段的起始斷面的斷面面積，A
m2
為第m年該小河段的終止斷面的斷面面積，A
（m
?
1）2
為第m
?
1年該小河段的終止斷面的斷面面積。在一種可能的實現方式中，基于所有子河段在所有目標年份內分別對應的單位河長沖淤量，確定每個子河段在目標年份內的沖淤等級，包括：對所有子河段在所有目標年份內分別對應的單位河長沖淤量的絕對值進行排序，并將絕對值小于預設閾值的數據確定為等級0；基于除去等級0外的其余數據的出現頻率，將其余數據按照出現頻率分為多個不同的等級；基于每個子河段在目標年份對應的單位河長沖淤量所對應的等級、以及該子河段在該年份對應的單位河長沖淤量的正負，確定該子河段在該年份的沖淤等級，其中，沖淤等級包括正等級和負等級，負等級為該子河段在目標年份受到沖刷；根據所有子河段在所有目標年份的沖淤等級，繪制待研究河段的沖淤等級時空矩陣，其中，沖淤等級時空矩陣的橫坐標為年份，縱坐標為待研究河段的位置。
[0007]在一種可能的實現方式中，對沖淤等級最高的河段進行時空聚類分析，確定待研究河段在待研究時段內的沖刷重心的時空分布，包括：對所有處于最高負等級的數據進行時空聚類分析，確定待研究河段在待研究時段內的沖刷重心的時空分布。
[0008]在一種可能的實現方式中，對所有處于最高負等級的數據進行時空聚類分析，確定待研究河段在待研究時段內的沖刷重心的時空分布，包括：基于所有處于最高負等級的數據的個數，以及肘部法則，確定聚類中心數量K值；基于聚類中心數量K值，對所有處于最高負等級的數據多次進行時空聚類分析，得
到多組聚類中心，并將多組聚類中心繪制在沖淤等級時空矩陣上；聚類中心的坐標為待研究河段在待研究時段內的沖刷重心的時空分布。
[0009]在一種可能的實現方式中，沖淤等級包括0級、+1級、
?
1級、+2級、
?
2級、+3級、
?
3級、+4級和
?
4級。
[0010]第二方面，本專利技術實施例提供了一種沖積河流的沖刷重心的識別裝置，包括：獲取模塊，用于獲取待研究河段在所有目標年份內的各斷面的形態特征量，其中，形態特征量包括各斷面的河底高程和各斷面距離大壩的位置，目標年份為待研究時段內的任意一個年份；確定高程模塊，用于基于各斷面的形態特征量，確定各斷面的特征高程；分段計算模塊，用于基于各斷面的特征高程以及待研究河段的平面形態，將待研究河段劃分成多個子河段，并分別計算每個子河段在所有目標年份內分別對應的單位河長沖淤量；確定等級模塊，用于基于所有子河段在所有目標年份內分別對應的單位河長沖淤量，確定每個子河段在目標年份內的沖淤等級；確定分布模塊，用于對沖淤等級最高的河段本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種沖積河流的沖刷重心的識別方法，其特征在于，包括：獲取待研究河段在所有目標年份內的各斷面的形態特征量，其中，所述形態特征量包括各斷面的河底高程和各斷面距離大壩的位置，所述目標年份為待研究時段內的任意一個年份；基于所述各斷面的形態特征量，確定各斷面的特征高程；基于所述各斷面的特征高程以及所述待研究河段的各斷面的平面形態，將所述待研究河段劃分成多個子河段，并分別計算每個子河段在所有目標年份內分別對應的單位河長沖淤量；基于所有子河段在所有目標年份內分別對應的單位河長沖淤量，確定所述每個子河段在目標年份內的沖淤等級；對沖淤等級最高的河段所在的位置進行時空聚類分析，確定所述待研究河段在待研究時段內的沖刷重心的時空分布。2.如權利要求1所述的識別方法，其特征在于，所述基于所述各斷面的特征高程以及所述待研究河段的各斷面的平面形態，將所述待研究河段劃分成多個子河段，并分別計算每個子河段在所有目標年份內分別對應的單位河長沖淤量，包括：基于所述待研究河段的各斷面的特征高程，確定各斷面的斷面面積和各斷面的面積變化量；基于所述待研究河段的河道曲率和各斷面的斷面分布，將所述待研究河段分成多個子河段，其中，每個子河段包括多個小河段；基于所述每個子河段在目標年份對應的每個小河段的起止斷面面積的變化量、以及所述每個子河段中的每個小河段的長度，確定每個子河段在所有目標年份內分別對應的單位河長沖淤量。3.如權利要求2所述的識別方法，其特征在于，所述每個小河段在第m年對應的起止斷面面積的變化量
△
A
m
為：
△
A
m
=（
△
A
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+
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）/2；所述每個小河段在第m年對應的起始斷面的斷面面積的變化量
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；所述每個小河段在第m年對應的終止斷面的斷面面積的變化量
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為：
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；第j個子河段在第m年對應的單位河長沖淤量
△
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為：
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V
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=；其中，
△
A
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為第j個子河段內的第i個小河段在第m年對應的起止斷面面積的變化量，i為正整數，k為第j個子河段總共包括k個小河段，l
i
為第i個小河段的河長，A
m1
為第m年該小河段的起始斷面的斷面面積，A
（m
?
1）1
為第m
?
1年該小河段的起始斷面的斷面面積，A
m2
為第m年該小河段的終止...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭珊，談廣鳴，何娟，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：發明
國別省市：