【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及水利河道輸沙，尤其是一種河流場次暴雨洪水最大產沙量的估算方法、系統及介質。
技術介紹
1、山區性河流暴雨洪水具有陡漲陡落、歷時短而強度大、破壞力強且含沙量高等基本特性，河流的產輸沙與暴雨強度、落區、范圍等密切相關，個別河流出現暴雨洪水時沙量大且集中，部分年份汛期短短幾天的沙量多達全年沙量的50％以上，如2020年8月，受持續強降雨影響，長江上游岷江、沱江、嘉陵江支流涪江等出現較大沙峰過程，岷江高場站沙峰含沙量7.54kg/m3，沱江富順站沙峰含沙量達8.51kg/m3，涪江小河壩站沙峰含沙量達22.7kg/m3；再如2022年汛期9月中旬，云南昭通地區強降雨，導致白鶴灘枯期小江站出現高達415kg/m3的強輸沙過程。另一方面，近年來，在氣候變化、水土保持工程、干支流水庫群修建等多重因素影響下，水庫入庫泥沙銳減、暴雨洪水高強度集中輸沙等新現象逐步顯現，河流暴雨洪水產輸沙對水庫泥沙淤積的影響尚不明確，給庫容損失的準確量算和水庫調度運行帶來一定困難，是社會各界十分關注的熱點問題之一。估算場次暴雨洪水可能造成的最大產沙量，對防洪、航運、生態等河流功能的可持續發揮具有重大意義，對延長水庫使用壽命、充分發揮水庫的綜合效益等具有重要作用。
2、為了進一步揭示河流未來可能存在的特大水沙風險，合理評估極端水沙情勢對水庫淤積的影響，為預測水庫泥沙淤積趨勢提供技術支撐，依托河流暴雨洪水產輸沙歷史樣本為基礎數據，定量估算場次暴雨洪水可能造成的最大沙量，為河流水沙情勢的預判以及水庫的優化調度奠定基礎。
1、本方法基于河流長時間序列多場次暴雨洪水洪量、來沙量的分析與計算，建立場次洪水過程中洪量～平均含沙量的關系，采用拋物曲線擬合場次洪水洪量～平均含沙量上包線，從而推求平均含沙量極值及其對應的洪量，計算暴雨洪水極端條件下河流最大產沙量，進而更好地預判河流特大水沙風險，以保障河流基本功能的發揮。
2、本專利技術的技術方案：
3、一種河流場次暴雨洪水最大產沙量的估算方法，包括以下步驟：
4、步驟1.篩選河流場次暴雨洪水樣本數據；
5、步驟2.識別河流年輸沙量躍變節點；
6、步驟3.計算場次洪水平均含沙量；
7、步驟4.擬合場次洪水洪量～平均含沙量上包線，并計算最大產沙量。
8、所述步驟1的實現方式如下，
9、步驟11.收集河流控制性水文站日均流量、含沙量觀測資料；
10、步驟12.繪制日均流量過程線并統計洪峰流量，將洪峰流量由大至小排序后劃分至不同區間，綜合考慮各區間內峰值流量出現頻率，選取洪峰流量大于某一流量的洪水過程作為場次暴雨洪水樣本數據。
11、所述步驟2的實現方式如下，
12、步驟21.采用水文站長時間序列日均流量q、含沙量s，計算逐年輸沙量qi為第i天流量，單位為m3/s，si為第i天含沙量，單位為kg/m3，n為一年的總天數，年輸沙量單位為萬t；
13、步驟22.基于費希爾(fisher)最優分割法識別輸沙量突變年份，劃分長時間序列為多個不同時段。
14、所述步驟3的實現方式如下，
15、步驟31.根據河流暴雨洪水特性，結合多場次洪水漲落水持續時間確定暴雨洪水過程統計時段，特別是對于大、中型流域的暴雨，汛期洪峰輸移與沙峰輸移常出現不同步的現象，場次暴雨洪水過程的統計時段應包含該場洪水對應的含沙量峰值，一般以最大流量對應的g＝1，3，5，7，15，30，60d為1場暴雨洪水產沙的主要時間段，g值的確定取決于河流場次暴雨洪水漲落水特性及其持續時間；
16、步驟32.1場洪水過程以洪峰流量出現時間為界，取前(g-1)/2天為漲水期、后(g-1)/2天為落水期，計算g日洪量g日輸沙量qi為第i天流量，單位為m3/s，g日洪量單位為億m3，si為第i天含沙量，單位為kg/m3，g日輸沙量單位為萬t，從而求得g日平均含沙量sgd＝wgd×10-1/egd，單位為kg/m3。
17、所述步驟4的實現方式如下，
18、步驟41.以各場次洪水g日洪量為橫坐標，對應的g日平均含沙量為縱坐標，根據步驟22中劃分的不同時段，繪制各時段場次洪水g日洪量～g日平均含沙量的散點關系圖；
19、步驟42.采用拋物曲線計算公式sgd＝awgd2+bwgd+c擬合場次洪水g日洪量～g日平均含沙量上包線，并分別求得不同時段拋物曲線計算參數a、b、c；
20、步驟43.根據拋物曲線頂點坐標計算公式，計算各時段g日最大平均含沙量sgd-max＝(4ac-b2)/4a，單位為kg/m3，對應的g日洪量egd-max＝-b/2a，單位為億m3，從而求得場次洪水g日最大產沙量wgd-max＝egd-max×sgd-max×10-3，單位為億t。
21、一種河流場次暴雨洪水最大產沙量的估算系統，包括，
22、數據篩選模塊，用以篩選河流場次暴雨洪水樣本數據；
23、識別模塊，用以識別河流年輸沙量躍變節點；
24、平均含沙量計算模塊，用以計算場次洪水平均含沙量；
25、最大產沙量計算模塊，用以擬合場次洪水洪量～平均含沙量上包線，并計算最大產沙量。
26、一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有程序代碼，所述程序代碼被處理器執行時，實現如上所述的河流場次暴雨洪水最大產沙量的估算方法的步驟。
27、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：本方法僅依托于相對容易獲取的水文站點水文、泥沙觀測資料，在識別場次洪水過程的基礎上，通過建立場次洪水洪量～平均含沙量外包曲線關系，推求河流暴雨洪水最大產沙量，統計方法明確，實施過程清楚，技術手段可行，減少了河流降雨、植被覆蓋度、土壤侵蝕調查以及河流產輸沙模擬與分析工作，工作難度及工作量均大為降低，且在大、中、小型流域等各尺度條件下均充分適用。
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1.一種河流場次暴雨洪水最大產沙量的估算方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種河流場次暴雨洪水最大產沙量的估算方法，其特征在于，所述步驟1的實現方式如下，
3.根據權利要求2所述的一種河流場次暴雨洪水最大產沙量的估算方法，其特征在于，所述步驟2的實現方式如下，
4.根據權利要求3所述的一種河流場次暴雨洪水最大產沙量的估算方法，其特征在于，所述步驟3的實現方式如下，
5.根據權利要求4所述的一種河流場次暴雨洪水最大產沙量的估算方法，其特征在于，所述步驟4的實現方式如下，
6.一種河流場次暴雨洪水最大產沙量的估算系統，其特征在于，包括，
7.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質存儲有程序代碼，所述程序代碼被處理器執行時，實現如權利要求1至5任一項所述的河流場次暴雨洪水最大產沙量的估算方法的步驟。
【技術特征摘要】
1.一種河流場次暴雨洪水最大產沙量的估算方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種河流場次暴雨洪水最大產沙量的估算方法，其特征在于，所述步驟1的實現方式如下，
3.根據權利要求2所述的一種河流場次暴雨洪水最大產沙量的估算方法，其特征在于，所述步驟2的實現方式如下，
4.根據權利要求3所述的一種河流場次暴雨洪水最大產沙量的估算方法，其特征在于，所述步驟3...
【專利技術屬性】
技術研發人員：范向軍，李思璇，張地繼，朱玲玲，吳鵬，董炳江，羅剛，袁晶，吳迪，陳志偉，楊成剛，段堯彬，李昶，張樹海，肖瀟，
申請(專利權)人：中國長江三峽集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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