一种定量表征河流决口扇的几何参数关系及其规模的方法与流程

本发明涉及一种定量表征河流决口扇的几何参数关系及其规模的方法。

背景技术：

在河流发展演变过程中，河道决口形成决口扇是其必然过程，研究河道决口有助于了解一个地区的河流地貌演变历史，因而定量细致地刻画河流决口扇具有重要的科学价值。

此外，河流决口研究是防护水患、治河减灾的需要。在洪水期时，过量的洪水冲决河道形成决口扇，若决口面积过大造成水患，危害人畜，不利于人类的生存发展和国民经济的稳步增长。因此，定量表征河流决口扇的几何参数关系及其规模，可以预估河流决口造成的受灾区规模，以提前进行人员和物资转移，减少灾害损失。当前国内外对于河道决口扇几何参数关系及其规模的研究较少，因此，系统地提出统一的定量表征标准尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种定量表征河流决口扇的几何参数关系及其规模的方法，以精准预估河流决口扇的相应特征参数以及河流决口扇的规模大小。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种定量表征河流决口扇的几何参数关系及其规模的方法，包括如下步骤：

s1.利用地图软件寻找典型河流，并通过地图软件测量典型河流中多个河段的决口扇特征参数数据，然后对每个河段的多个决口扇特征参数之间进行两两拟合；

其中，测量的决口扇特征参数包括冲决河道宽度、决口扇长度和决口扇宽度；

根据拟合结果得到相关性显著的两个关于决口扇特征参数的相关关系公式，即：

l＝121.49e^0.0086wc(1)

w＝0.4485l^1.1058(2)

其中：

wc表示冲决河道宽度，单位为m；

l表示决口扇长度，单位为m；

w表示决口扇宽度，单位为m；

s2.利用地图软件得到预估河流决口扇的冲决河道宽度wc，依次代入上述公式(1)和(2)，得到该预估河流决口扇的其他特征参数，即决口扇长度l和决口扇宽度w；

根据冲决河道宽度wc、决口扇长度l和决口扇宽度w确定预估河流决口扇的规模。

优选地，地图软件包括谷歌地图、百度地图、搜狗地图、腾讯地图或高德地图。

优选地，步骤s1中利用地图软件寻找的典型河流包括勒拿河、黑龙江、湄公河、拉凯阿河、巴拉圭河、亚马逊河、尼罗河、刚果河以及密西西比河全球九大河流无人为改造的河段。

优选地，步骤s1中利用地图软件截取成像清晰的河段的图像进行测量。

本发明具有如下优点：

本发明以河流决口扇的发育特征为认识前提，在广泛调研的基础上总结出相应的几何参数预测公式，以便准确地表征其几何参数及其关系，不仅可以了解和预测河流地貌演变历史，更为防护水患、治理河流、减少洪水灾害损失等提供了精准的几何模型。

附图说明

图1为本发明实施例中定量表征河流决口扇的几何参数关系及其规模的方法的流程图。

图2为本发明实施例中决口扇特征参数测量示意图。

图3为决口扇的决口扇长度与冲决河道宽度的相关关系定量表征示意图。

图4为决口扇的决口扇宽度与决口扇长度的相关关系定量表征示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

结合图1所示，定量表征河流决口扇的几何参数关系及其规模的方法，包括如下步骤：

s1.利用地图软件寻找典型河流，本发明实施例中采用的地图软件为谷歌地图。

谷歌地图提供的卫星影像覆盖面广、解析度高、更新快捷、使用方便，河流决口扇样本成像极好，便于宏观观察和定量测量并精确读取测量数据，能够满足本发明的需要。

本发明实施例中寻找的典型河流需要不受人类活动影响或影响较小。

因此，最终选定的典型河流有勒拿河、黑龙江、湄公河、拉凯阿河、巴拉圭河、亚马逊河、尼罗河、刚果河以及密西西比河等九条，分布范围广，具有代表性和实际意义。

利用谷歌地图软件测量典型河流中多个无人改造的河段的决口扇特征参数数据。

由于利用现代沉积研究决口扇时不确定因素众多，其形态规模受较多因素影响，包括地形、地势、地貌、气候以及植被等。

因此，绝大多数决口扇现行保存不完整，形状不规则，长宽不易定义。

本发明实施例为了方便对各条河流的决口扇特征参数进行统一，选取了典型决口扇的最大可测范围，其特征参数包括冲决河道宽度、决口扇长度和决口扇宽度，单位为米。

在通过谷歌地图测量典型河流决口扇特征参数的过程中，利用谷歌地图软件截取成像清晰的多个河段的图像进行测量，如图2所示：

其中，亚马逊河3代表亚马逊河的第3个测量河段，截取决口扇长度标记为线段ab，截取决口扇宽度标记为线段cd，截取冲决河道宽度标记为线段ef。

利用谷歌地图软件测距功能读取上述各特征参数数据(即以上各线段的长度)。

本发明实施例通过对全球九大河流进行测量，共选取了至少50组决口扇特征参数数据。当然，选取的决口扇特征参数组数越多，下述拟合的结果越精确。

每组决口扇特征参数均包括冲决河道宽度、决口扇长度和决口扇宽度等三个参数。

对每个河段的三个决口扇特征参数之间进行两两拟合，得到多个拟合结果。

根据拟合结果得到相关性显著的两个关于决口扇特征参数的相关关系公式，分别如图3和图4所示，由图3和图4可以看出：

1.决口扇的决口扇长度与冲决河道宽度的相关关系可以用公式(1)定量表示；

2.决口扇的决口扇宽度与决口扇长度的相关关系可以用公式(2)定量表示。

公式(1)和公式(2)分别为：

l＝121.49e^0.0086wc(1)

w＝0.4485l^1.1058(2)

其中：

wc表示冲决河道宽度，单位为m；

l表示决口扇长度，单位为m；

w表示决口扇宽度，单位为m。

其中，公式(1)相关系数r²＝0.7268，表明决口扇长度l与冲决河道宽度wc相关性显著；公式(2)相关系数r²＝0.8182，表明决口扇宽度w与决口扇长度l相关性显著。

s2.利用地图软件得到预估河流决口扇的冲决河道宽度wc，依次代入上述公式(1)和(2)，得到该预估河流决口扇的其他特征参数，即决口扇长度l和决口扇宽度w。

根据冲决河道宽度wc、决口扇长度l和决口扇宽度w可以确定预估河流决口扇的最大可测范围，即预估河流决口扇的规模。

本发明可以准确地表征预估河流决口扇的几何参数及其关系，不仅可以了解和预测河流地貌演变历史，更为防护水患、治理河流等提供了精准的几何模型。

需要说明的是，本发明实施例中的地图软件并不限于上述谷歌地图，例如还可以包括百度地图、搜狗地图、腾讯地图或高德地图等等，此处不再详细赘述。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。