[发明专利]一种水库库容精确监测及分析的方法

说明书

技术领域

本发明属于智能监控技术领域，主要涉及一种水库库容精确监测及分析的方法。

背景技术

水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程。水利工程在防洪灾害、农田服务、水利发电、港口及通航、防止水土流失和水质污染等等方便可以发挥较大的作用。水利工程尤其是水库，一般规模较大、技术复杂、工期较长、投资大，因此对其后期的监测、维护及分析有着至关重要的意义。

现有水库库容计算主要通过载人船携带测深仪进行断面测量，根据断面测量数据计算库容，但这种方法测量断面时，由于水流、人为控制等因素影响，船体行驶会与设计断面线产生偏移，其次，由于航行速度难以控制，测深仪采集点间隔也会不稳定，这些都会影响断面的测量效果，进而对库容计算产生影响；另外，不同时期设计不同断面的测量对于库容的分析本身也存在误差的影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种水库库容精确监测及分析的方法。本发明以智能无人船做载体，按照特定规律设计水库固定断面线，定期对水库进行精确断面测量，运用断面数据计算水库库容，通过长时间序列监测方法，计算库容变化，对比、分析不同时期观测数据，准确预估水库淤积速度，对于防洪影响及水库维护有重要的意义。

本发明的技术方案是：

一种水库库容精确监测及分析的方法，包括水库库容精确监测和水库库容精确分析；所述的水库库容精确监测采用智能无人船进行水库淤积测量，将设计断面线及相应的坐标参数输入智能无人船自带的无人船系统，智能无人船自动的严格按照设计航向及设置的采样间隔进行水深测量，获取测量数据，同时记录该点位的精确GPS位置；

水库库容精确分析包括：将智能无人船定期测量的测量数据构建数据库管理平台，对设计断面线和测量数据入库保存，分析不同时间的淤积量，研究淤积速率，为后期重复观测提供统一观测对象，以此推演不同降雨季节对于水库蓄洪、发电水位的相关参数。

作为优选，所述的智能无人船携带GPS-RTK装置、单波束测深仪、电子罗盘及航向纠正系统；GPS-RTK装置采用载波相位差分技术；智能无人船的航速为5m/s，船体在顶流、横流、顺流不同环境下，通过改变船头航向姿态确保绝对直线；智能无人船通过测深板对其进行测深校正；智能无人船自带的航向纠正系统保证船体在30°以内的范围内的测深纠正。

作为优选，淤积量的分析方法采用泥沙体规则概化方法进行计算，根据泥沙淤积体形态，将横断面概化为规则的锥体或拟合体，然后测算泥沙淤积体体积；

构建数据库管理平台，设定数据管理模式，将设计断面线与测量数据分别入库保存，保证不同时期测量的断面位置一致；设计断面为桩号坐标，对其进行入库存储，便于后期重复观测时，保证对比要素为同一断面，对测量数据按时间格式存储，记录不同时间的断面数据；

运用数据库存储数据，结合长时间序列分析，以数理统计学方法，研究随机数据序列所遵从的统计规律；长时间序列分析根据系统观测得到的时间序列数据，通过曲线拟合和参数估计来建立数学模型。

作为优选，概化为锥体时的计算公式为：

式中，V为锥体体积；B_o为坝前断面淤积表面宽，d_o为坝前最大淤积深，L为柱体的高，当横断面分别为三角形、二次抛物线、矩形和梯形时，n的值相应取1,2，∞和1-∞之间。

作为优选，概化为拟合体时，若用坝前断面淤积体上、下底宽B_o，b_o及淤积面末端表面宽B_k三者的均值近似作柱体底面的宽，d_o作柱体底面的长，L作柱体的高，则拟合体的体积为

本发明的有益效果是：

本发明主要有以下创新点：

(1)使用高精度智能无人船进行断面测量，通过对测深仪校正，准确获取设计断面线的断面数据。

(2)构建水利工程管理数据库，对设计断面线数据、测量数据、分析数据入库保存。

(3)应用长时间序列分析法对同一水库不同时期的数据分析研究，这一思想方法对于水库的持久分析和探究有着重要的意义。