基于流量和水头差的堤防堵口阶段划分方法与流程

本发明涉及河流堤防抢险，特别是一种基于流量和水头差的堤防堵口阶段划分方法。

背景技术：

1、

2、堤防溃口因溃口流量、堤身内外水头差不同，堵口难度及溃决洪水损失各异，如何快速划分堵口抢险施工阶段，直接关乎堵口成败。

3、现有技术中通常借鉴已有经验，通过与已发生堤防溃口的案例比较来进行抢险施工阶段划分。这种方法效率低且严重影响溃口抢险速度。

4、因此，申请人考虑提出一种基于流量和水头差的堤防堵口阶段划分方法，实现堤防溃口抢险阶段施工快速划分，为短窗口期堤防快速抢险提供科学依据。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于流量和水头差的堤防堵口阶段划分方法，通过建立堵口阶段分级模型、流量与水头差耦合判定模型以及堵口封堵实施阶段划分模型，实现堤防溃口封堵施工阶段快速划分，为短窗口期堤防快速抢险提供科学依据。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于流量和水头差的堤防堵口阶段划分方法，包括以下步骤：

4、建立堵口阶段分级模型，将堵口阶段分为堵口单阶段、堵口双阶段、堵口多阶段；

5、建立流量与水头差耦合判定模型，并基于流量与水头差将堵口封堵难度进行分级；所述流量为堤防溃口流量，所述水头差为堤防内外水头差；

6、基于所述堵口阶段分级模型、流量与水头差耦合判定模型，构建堵口封堵实施阶段划分模型，实现堤防堵口阶段划分，并基于划分的堵口阶段选择相应堵口措施；

7、所述堵口阶段为堤防溃口抢险施工阶段。

8、优选地，所述堵口阶段分级模型为：

9、；

10、其中， m为堵口阶段模型集合； m1为堵口单阶段封堵模型； m2为堵口双阶段封堵模型； m3为堵口多阶段封堵模型； m1=堵口封堵措施； m2=戗堤填筑措施； m3=沉船措施， m4=后戗台填筑措施， m5=堵口闭气措施。

11、优选地，所述流量与水头差耦合判定模型包括分级算子和量化算子。

12、优选地，所述分级算子的模型为：

13、

14、其中，为分级算子；为堤防内外水头差，单位m； q为堤防溃口流量，单位m3/s；其中ⅰ级对应溃口封堵难度小、ⅱ级对应溃口封堵难度中、ⅲ级对应溃口封堵难度大；所述分级是基于堤防内外水头差和堤防溃口流量 q进行的 ，一般情况下，各分级下堤防内外水头差和堤防溃口流量 q的条件会同时满足，若出现不同时满足的情况时，以堤防内外水头差作为优先条件进行分级。

15、优选地，所述量化算子的模型为：

16、；

17、其中，为量化算子， h1为堤防内水面高程，单位m； h2为堤防外水面高程，单位m； b为溃口平均宽度，单位m；g为重力加速度，单位m2/s； α为形状系数。

18、优选地，所述形状系数 α的取值如下：

19、。

20、优选地，所述堵口封堵实施阶段划分模型为：

21、。

22、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

23、本发明基于建立的堵口阶段分级模型和流量与水头差耦合判定模型，实现了堵口施工阶段量化和溃口封堵难易程度量化分级。

24、本发明基于建立的堵口封堵实施阶段划分模型，实现任意堤防溃口抢险施工阶段快速划分，当根据模型判断溃口封堵属于单阶段封堵模型时，可立刻采用堵口封堵措施实现溃口封堵。当判断属于双阶段封堵模型，则先实施戗堤填筑，再实施堵口封堵；当判断属于多阶段封堵模型，则依次实施沉船、戗堤填筑、堵口封堵、后戗台填筑，堵口闭气五个步骤实现溃口封堵。本发明将为短窗口期堤防快速抢险提供科学依据。

25、本发方法具有较好的适用性，适应所有河道堤防堵口阶段划分。

技术特征：

1.一种基于流量和水头差的堤防堵口阶段划分方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于流量和水头差的堤防堵口阶段划分方法，其特征在于：所述堵口阶段分级模型为：

3.根据权利要求1所述的基于流量和水头差的堤防堵口阶段划分方法，其特征在于：所述流量与水头差耦合判定模型包括分级算子和量化算子。

4.根据权利要求3所述的基于流量和水头差的堤防堵口阶段划分方法，其特征在于：所述分级算子的模型为：

5.根据权利要求3所述的基于流量和水头差的堤防堵口阶段划分方法，其特征在于：所述量化算子的模型为：

6.根据权利要求5所述的基于流量和水头差的堤防堵口阶段划分方法，其特征在于：所述形状系数α的取值如下：

7.根据权利要求1所述的基于流量和水头差的堤防堵口阶段划分方法，其特征在于：所述堵口封堵实施阶段划分模型为：

技术总结
本发明公开了一种基于流量和水头差的堤防堵口阶段划分方法，包括以下步骤：建立堵口阶段分级模型，将堵口阶段分为堵口单阶段、堵口双阶段、堵口多阶段；建立流量与水头差耦合判定模型，并基于流量与水头差将堵口封堵难度进行分级；基于所述堵口阶段分级模型和流量与水头差耦合判定模型，构建堵口封堵实施阶段划分模型，实现堤防堵口阶段划分，并基于划分的堵口阶段选择相应堵口措施。本发明通过建立堵口阶段分级模型、流量与水头差耦合判定模型以及堵口封堵实施阶段划分模型，实现堤防溃口封堵施工阶段快速划分，为短窗口期堤防快速抢险提供科学依据。

技术研发人员：杨启贵,闫福根,刘加龙,闵征辉,郭建华
受保护的技术使用者：长江勘测规划设计研究有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/12