本發(fā)明涉及水利工程領(lǐng)域，尤其涉及一種評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力的可視化方法。

背景技術(shù)：

堤防工程防洪能力主要為，在保證穩(wěn)定安全的前提下，保證不漫堤、護(hù)砌不損壞時(shí)的極限水文、氣象條件的組合，對(duì)于不同的水位條件有不同的氣象條件組合。目前，評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力的可視化方法尚不多見，一般是通過堤防工程設(shè)計(jì)、規(guī)劃條件下的設(shè)計(jì)參數(shù)復(fù)核后，對(duì)比堤防工程現(xiàn)狀特性參數(shù)，評(píng)價(jià)現(xiàn)狀堤防工程是否滿足設(shè)計(jì)、規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)要求。

堤防工程設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)參數(shù)取值往往考慮取整并留有一定富裕值，設(shè)計(jì)值比設(shè)計(jì)條件下的計(jì)算值也大。上述方法詮釋了堤防工程是否達(dá)到了設(shè)計(jì)、規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，亦即堤防工程的達(dá)標(biāo)復(fù)核分析，并不能全面展現(xiàn)堤防工程防洪能力。另一方面，隨著對(duì)水利工程防洪(汛)調(diào)度、運(yùn)行管理要求的逐步提高，暴雨和臺(tái)風(fēng)極端氣候的增多，非設(shè)計(jì)條件時(shí)的堤防工程防洪能力逐步成為關(guān)注的焦點(diǎn)，基于設(shè)計(jì)、規(guī)劃條件的復(fù)核分析方法已經(jīng)不能滿足對(duì)防洪(汛)調(diào)度、運(yùn)行管理要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的種種不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種可迅速查到和計(jì)算堤防工程不同的水位和風(fēng)速組合評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力的可視化方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力的可視化方法，包括以下步驟：

S1，確定堤防工程防洪能力評(píng)價(jià)指標(biāo)W及評(píng)價(jià)指標(biāo)W的影響因子N，堤防工程分段及現(xiàn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)量值W0；

S2，基于單一分段堤防工程不同影響因子N條件下，獲取指標(biāo)量值(W_N)_p；

S3，繪制單一分段堤防工程不同影響因子N—評(píng)價(jià)指標(biāo)量值W_N多重曲線圖；

S4，獲取單一分段堤防工程防洪能力；

S5，獲取各分段堤防工程防洪能力；

S6，繪制堤防工程不同因子時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)量值線圖，所述評(píng)價(jià)指標(biāo)量值線圖中包括現(xiàn)狀基準(zhǔn)線，不同風(fēng)速因子對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)量值線。

進(jìn)一步地，所述步驟S1包括：

S11，確定堤防工程防洪能力評(píng)價(jià)指標(biāo)W及評(píng)價(jià)指標(biāo)W的影響因子N，所述評(píng)價(jià)指標(biāo)W包括堤頂高程Z、護(hù)砌厚度t，影響因子N包括水位因子H、風(fēng)速因子v；

S12，根據(jù)堤防工程走向，水文，氣象，管理，調(diào)度和運(yùn)行條件，確定分段堤防工程，編號(hào)為a、……、p、……q；

S13，確定分段堤防工程評(píng)價(jià)指標(biāo)現(xiàn)狀量值(W₀)_p，包括堤頂高程(Z₀)_p、護(hù)砌厚度(t₀)_p。

進(jìn)一步地，所述步驟S2包括：

S21，選定水位因子H量值范圍，量值范圍為防洪警戒水位至滿足堤防工程穩(wěn)定要求最高水位，在量值范圍內(nèi)確定m個(gè)分級(jí)水位因子Hi(1≤i≤m)，包括防洪警戒水位、保證水位、現(xiàn)狀設(shè)計(jì)水位、規(guī)劃設(shè)計(jì)水位、歷史最高水位、各防洪標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)水位；

S22，選定堤防主風(fēng)向和風(fēng)速位因子v量值范圍，量值范圍多年平均風(fēng)速至歷史最大風(fēng)速，并包含堤防工程設(shè)計(jì)風(fēng)速，在量值范圍內(nèi)初選n個(gè)分級(jí)風(fēng)速因子vj(1≤j≤n)；

S23，對(duì)編號(hào)為p的堤段，以上述步驟S21中確定的水位因子Hi(1≤i≤m)為基礎(chǔ)條件，采用公式或數(shù)值模擬方法，分別獲取步驟S22中確定的不同分級(jí)風(fēng)速因子vj(1≤j≤n)條件下的評(píng)價(jià)指標(biāo)量值(WHi,vj)p(1≤i≤m，1≤j≤n)；

進(jìn)一步地，所述步驟S3包括：

S31，對(duì)應(yīng)不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)W，分別建立坐標(biāo)系，X軸為分級(jí)風(fēng)速因子v、Y軸為評(píng)價(jià)指標(biāo)W，或X軸為評(píng)價(jià)指標(biāo)W、Y軸為分級(jí)風(fēng)速因子v，在風(fēng)速因子軸畫出風(fēng)力等級(jí)范圍；

S32，以步驟S2中確定的水位因子Hi(1≤i≤m)為基礎(chǔ)條件，將步驟S2中計(jì)算的不同分級(jí)風(fēng)速因子vj(1≤j≤n)及該條件下的評(píng)價(jià)指標(biāo)量值(WHi,vj)p，分別繪制在建立的坐標(biāo)系下，通過數(shù)值擬合用平滑曲線連接各點(diǎn)，建立不同影響因子N－評(píng)價(jià)指標(biāo)量值WN的多重曲線。

進(jìn)一步地，所述步驟S4包括：

S41，根據(jù)步驟S1中確定的不同評(píng)價(jià)指標(biāo)現(xiàn)狀量值(W0)p，在建立不同影響因子N－評(píng)價(jià)指標(biāo)量值WN的多重曲線中，分別建立現(xiàn)狀量值線；

S42，根據(jù)步驟S2確定的水位因子Hi(1≤i≤m)，在與步驟S3建立的不同影響因子N－評(píng)價(jià)指標(biāo)量值WN的多重曲線上分別選定曲線，或通過相鄰多重線插值分別計(jì)算得出曲線；

S43，根據(jù)步驟S42選定或插值計(jì)算得出的曲線，分別讀出曲線與現(xiàn)狀量值線的交點(diǎn)橫坐 標(biāo)，橫坐標(biāo)為評(píng)價(jià)指標(biāo)現(xiàn)狀量值(W0)p和水位因子Hi條件下的風(fēng)速因子最大限值和對(duì)應(yīng)最大風(fēng)力等級(jí)評(píng)價(jià)該段堤防工程水位因子Hi條件下不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的防洪能力，采用“水位因子名稱(水位因子量值Hi)+最大風(fēng)力等級(jí)(風(fēng)速因子最大限值)”表示；

S44，對(duì)比步驟S43確定的該堤段不同評(píng)價(jià)指標(biāo)現(xiàn)狀量值(W0)p和水位因子Hi條件下的風(fēng)速因子最大限值最小值為該水位因子條件下該堤段風(fēng)速因子最大限值和對(duì)應(yīng)最大風(fēng)力等級(jí)評(píng)價(jià)該段堤防工程水位因子Hi條件下的防洪能力，采用“水位因子名稱(水位因子量值Hi)+最大風(fēng)力等級(jí)(風(fēng)速因子最大限值)”表示。

優(yōu)選地，基于S1確定的分段堤防工程，重復(fù)步驟S2、S3、S4，分別獲取各分段堤防工程防洪能力。

進(jìn)一步地，所述步驟S6還包括：

S61，繪制堤防工程圖；

S62，在堤防工程圖上，根據(jù)S1確定的分段堤防工程，分別沿堤防工程走向繪制現(xiàn)狀基準(zhǔn)線，形成堤防工程防洪能力評(píng)價(jià)現(xiàn)狀基準(zhǔn)圖；

S63，根據(jù)步驟S2確定的水位因子名稱及量值，選取單一水位因子H，以及對(duì)應(yīng)的不同影響因子N－評(píng)價(jià)指標(biāo)量值WN的多重曲線，按S2確定的分級(jí)風(fēng)速因子vj(1≤j≤n)，分別確定曲線上評(píng)價(jià)指標(biāo)量值WH,vj，并按分級(jí)風(fēng)速因子分別繪制于堤防工程防洪能力評(píng)價(jià)現(xiàn)狀基準(zhǔn)圖上，形成堤防工程H水位時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)量值線圖；

S64，根據(jù)步驟S2確定的水位因子名稱及量值，重復(fù)步驟S63、S64，形成m幅不同水位時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)量值線圖。

進(jìn)一步地，不同風(fēng)速因子對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)量值線，采用分線色表示，并分別標(biāo)識(shí)出量值；評(píng)價(jià)指標(biāo)量值線根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)量值與現(xiàn)狀量值的相對(duì)大、小關(guān)系，分線性表示。

通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)具有以下技術(shù)效果：本發(fā)明簡(jiǎn)單實(shí)用，通過不同影響因子N－評(píng)價(jià)指標(biāo)量值WN的多重曲線，可迅速查到和計(jì)算堤防工程不同的水位和風(fēng)速組合，評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力。不同水位因子條件時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)量值線圖實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力可視化，并為防洪(汛)調(diào)度、運(yùn)行管理創(chuàng)造了便捷條件。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明的一種評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力的可視化方法的步驟流程圖。

圖2顯示為本發(fā)明的一種評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力的可視化方法中步驟S1的流程圖。

圖3顯示為本發(fā)明的一種評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力的可視化方法中步驟S2的流程圖。

圖4顯示為本發(fā)明的一種評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力的可視化方法中步驟S3的流程圖。

圖5顯示為本發(fā)明的一種評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力的可視化方法中步驟S4的流程圖。

圖6顯示為本發(fā)明的一種評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力的可視化方法中不同影響因子N－評(píng)價(jià)指標(biāo)量值WN的多重曲線圖。

圖7顯示為本發(fā)明的一種評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力的可視化方法中步驟S6的流程圖。

圖8顯示為本發(fā)明的一種評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力的可視化方法中H水位時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)量值線圖。

具體實(shí)施方式

以下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。

請(qǐng)參閱圖1至圖8。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。

為了評(píng)價(jià)堤防工程的防洪能力，本發(fā)明提供一種評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力的可視化方法，參閱圖1所示，包括以下步驟：

S1，確定堤防工程防洪能力評(píng)價(jià)指標(biāo)W及評(píng)價(jià)指標(biāo)W的影響因子N，堤防工程分段及現(xiàn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)量值W0。參閱圖2所示，步驟S1具體包括：

S11，確定堤防工程防洪能力評(píng)價(jià)指標(biāo)W及評(píng)價(jià)指標(biāo)W的影響因子N，評(píng)價(jià)指標(biāo)W包括堤頂高程Z、護(hù)砌厚度t，影響因子包括水位因子H、風(fēng)速因子v；

S12，根據(jù)堤防工程走向，水文，氣象，管理，調(diào)度和運(yùn)行條件，確定分段堤防工程，編 號(hào)為a、……、p、……q；

S13，確定分段堤防工程評(píng)價(jià)指標(biāo)現(xiàn)狀量值(W0)p，包括堤頂高程(Z0)p、護(hù)砌厚度(t0)p。

S2，基于單一分段堤防工程不同影響因子N條件下，獲取指標(biāo)量值(WN)p。參閱圖3所示，步驟S2具體包括：

S21，選定水位因子H量值范圍，量值范圍為防洪(汛)警戒水位至滿足堤防工程穩(wěn)定要求最高水位，在量值范圍內(nèi)確定m個(gè)分級(jí)水位因子Hi(1≤i≤m)，包括防洪(汛)警戒水位、保證水位、現(xiàn)狀設(shè)計(jì)水位、規(guī)劃設(shè)計(jì)水位、歷史最高水位、各防洪標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)水位；

S22，選定堤防主風(fēng)向和風(fēng)速位因子v量值范圍，量值范圍多年平均風(fēng)速至歷史最大風(fēng)速，并包含堤防工程設(shè)計(jì)風(fēng)速，在量值范圍內(nèi)初選n個(gè)分級(jí)風(fēng)速因子vj(1≤j≤n)；

S23，對(duì)編號(hào)為p的堤段，以上述步驟S21中確定的水位因子Hi(1≤i≤m)為基礎(chǔ)條件，采用公式或數(shù)值模擬方法，分別計(jì)算上述步驟S22中確定的不同分級(jí)風(fēng)速因子vj(1≤j≤n)條件下的評(píng)價(jià)指標(biāo)量值(WHi,vj)p(1≤i≤m，1≤j≤n)。其中，公式是指國(guó)內(nèi)外、地方或行業(yè)各種通用的計(jì)算公式，數(shù)值模擬是指通過建立數(shù)學(xué)模型模擬計(jì)算在某一給定條件下評(píng)價(jià)指標(biāo)量值的常用方法，無論哪種方法，只要能給出在不同條件下，評(píng)價(jià)指標(biāo)的量化數(shù)值即可，有時(shí)這些數(shù)值甚至在人類現(xiàn)有研究手段還無法準(zhǔn)確計(jì)算，但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或調(diào)查仍可以給出定性上合理的量值也可。

S3，繪制單一分段堤防工程不同影響因子N—評(píng)價(jià)指標(biāo)量值WN多重曲線圖(圖5所示)。參閱圖4所示，步驟S3具體包括：

S31，對(duì)應(yīng)不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)W，分別建立坐標(biāo)系，X軸為分級(jí)風(fēng)速因子v、Y軸為評(píng)價(jià)指標(biāo)W，或X軸為評(píng)價(jià)指標(biāo)W、Y軸為分級(jí)風(fēng)速因子v，在風(fēng)速因子軸畫出對(duì)應(yīng)風(fēng)速因子的風(fēng)力等級(jí)范圍；

S32，以上述步驟S2中確定的水位因子Hi(1≤i≤m)為基礎(chǔ)條件，將步驟S2中計(jì)算的不同分級(jí)風(fēng)速因子vj(1≤j≤n)及該條件下的評(píng)價(jià)指標(biāo)量值(WHi,vj)p，分別繪制在建立的坐標(biāo)系下，通過數(shù)值擬合用平滑曲線連接各點(diǎn)，建立不同影響因子N－評(píng)價(jià)指標(biāo)量值WN的多重曲線；其中，多重曲線重?cái)?shù)等于確定的水位因子Hi數(shù)量。

S4，獲取單一分段堤防工程防洪能力。參閱圖6所示，步驟S4具體包括：

S41，根據(jù)上述步驟S1中確定的不同評(píng)價(jià)指標(biāo)現(xiàn)狀量值(W0)p，在與上述步驟S3建立的不同影響因子N－評(píng)價(jià)指標(biāo)量值WN的多重曲線上，分別繪制現(xiàn)狀量值線。

S42，根據(jù)上述步驟S41建立的的水位因子Hi(1≤i≤m)，在上述步驟S3建立的不同影響因子N－評(píng)價(jià)指標(biāo)量值WN的多重曲線上選定曲線，或通過相鄰多重線插值計(jì)算得出曲線；

S43，根據(jù)上述步驟S42選定或插值計(jì)算得出的曲線，分別讀出曲線與現(xiàn)狀量值線的交點(diǎn)橫坐標(biāo)，橫坐標(biāo)為評(píng)價(jià)指標(biāo)現(xiàn)狀量值(W0)p和水位因子Hi條件下的風(fēng)速因子最大限值和對(duì)應(yīng)最大風(fēng)力等級(jí)評(píng)價(jià)該段堤防工程水位因子Hi條件下不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的防洪能力，采用“水位因子名稱(水位因子量值Hi)+最大風(fēng)力等級(jí)(風(fēng)速因子最大限值)”表示；

S44，對(duì)比上述步驟S43確定的該堤段不同評(píng)價(jià)指標(biāo)現(xiàn)狀量值(W0)p和水位因子Hi條件下的風(fēng)速因子最大限值最小值為該水位因子條件下該堤段風(fēng)速因子最大限值和對(duì)應(yīng)最大風(fēng)力等級(jí)評(píng)價(jià)該段堤防工程水位因子Hi條件下的防洪能力，采用“水位因子名稱(水位因子量值Hi)+最大風(fēng)力等級(jí)(風(fēng)速因子最大限值)”表示。

S5，獲取各分段堤防工程防洪能力，根據(jù)S1確定的分段堤防工程，重復(fù)上述步驟S2、S3、S4，分別獲取各分段堤防工程防洪能力。

S6，繪制堤防工程不同影響因子條件時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)量值線圖，參閱圖7所示，步驟S6具體包括：

S61，繪制堤防工程平面圖、鳥瞰圖；

S62，在堤防工程平面圖、鳥瞰圖上，根據(jù)S1確定的分段堤防工程，分別沿堤防工程走向繪制現(xiàn)狀基準(zhǔn)線，形成堤防工程防洪能力評(píng)價(jià)現(xiàn)狀基準(zhǔn)圖；

S63，根據(jù)上述步驟S2確定的水位因子名稱及量值，選取單一水位因子H，以及對(duì)應(yīng)的不同影響因子N－評(píng)價(jià)指標(biāo)量值WN的多重曲線，按S2確定的分級(jí)風(fēng)速因子vj(1≤j≤n)，分別確定曲線上評(píng)價(jià)指標(biāo)量值WH,vj，并按分級(jí)風(fēng)速因子分別繪制于堤防工程防洪能力評(píng)價(jià)現(xiàn)狀基準(zhǔn)圖上，建立H水位時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)量值線圖(圖8所示)。H水位時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)量值線圖中，采用箭頭標(biāo)識(shí)各堤段主風(fēng)向并標(biāo)識(shí)主風(fēng)向名稱；現(xiàn)狀基準(zhǔn)線，不同風(fēng)速因子對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)量值線，采用分線色表示，并分別標(biāo)識(shí)出量值；評(píng)價(jià)指標(biāo)量值線根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)量值與現(xiàn)狀量值的相對(duì)大、小關(guān)系，分線性表示。

S64，根據(jù)上述步驟S2確定的水位因子名稱及量值，重復(fù)上述步驟S63、S64，分別建立不同水位因子條件時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)量值線圖。

綜上所述，本發(fā)明一種評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力的可視化方法簡(jiǎn)單實(shí)用；通過不同影響因子N條件下評(píng)價(jià)指標(biāo)量值WN和評(píng)價(jià)指標(biāo)現(xiàn)狀量值對(duì)比圖，可迅速查到和計(jì)算堤防工程不同的水位和風(fēng)速組合，評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力；不同水位因子條件時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)量值線圖實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)堤防工程防洪能力可視化，為防洪(汛)調(diào)度、運(yùn)行管理創(chuàng)造了便捷條件。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。