[发明专利]一种河流水文测量方法及装置

权利要求书

1.一种河流水文测量方法，其特征在于,包括如下步骤：

S1，在待测量的河流上选取测量处；

S2，获取测量处的横截面的形状；步骤S2中，包括如下步骤：

S21，以河面宽度方向为横坐标，以高度方向为纵坐标，建立坐标系；

S22，获取测量处的河底轮廓线；

S23，获取测量处的水面轮廓线；

S24，将河底轮廓线和水面轮廓线转换到该坐标系上，形成一个封闭的区域，将该封闭的区域作为测量处的横截面；

S3，在测量处选取若干测量点，并记录测量点在该横截面上的位置；

S4，分别对不同测量点进行测量；

S5，对测量结果进行拟合，以得到测量值在该横截面范围内的水文拟合函数；

S6，在所述横截面的区域内对所述水文拟合函数进行积分，以得到对应的水文数据；其中，在步骤S6中，将水文数据记为SJ_sw；其计算公式如下：

其中，D为横截面区域，也就是积分区域，dσ表示该横截面区域的面积元素，[x₁,x₂]为该河面宽度在坐标系上对应的横坐标范围，f_sw(x,y)为单位时间内的水纹数据对x和y两个自变量的拟合函数，f_hm(x)为水面高度拟合函数，f_hd(x)为河底高度拟合函数；

S7，每间隔设定时间后，重复步骤S1到步骤S5，其中，设定时间为30到90天；

S8，按照时间顺序，将相邻两次测量时的河底轮廓作差，以得出河底轮廓的高度变化量；

Δf_hd,n(x)＝f_hd,n+1(x)-f_hd,n(x)

其中，Δf_hd,n(x)为第n个高度变化量，而f_hd,n+1(x)为第n+1次测量的河底轮廓对应的函数；f_hd,n(x)为第n次测量的河底轮廓对应的函数；

步骤S8中，所述河底轮廓的高度变化量包括，第一高度变化量、第二高度变化量、第三高度变化量和平均高度变化量；

其中，河道被水流覆盖的部分沿宽度方向三等分，中间部分对应的河底轮廓的高度变化量为第二高度变化量，两侧的部分分别为第一高度变化量和第三高度变化量；

将相邻两次测得的河底轮廓作差后得到函数对河底宽度进行积分，根据积分区域的不同，分别得到第一高度变化量、第二高度变化量和第三高度变化量；

对第一高度变化量、第二高度变化量和第三高度变化量求取平均值，得到平均高度变化量；

S9，根据河底轮廓的高度变化量与对应的时间数据，拟合出河底轮廓的高度变化量随时间的变化关系；分别对所述第一高度变化量、所述第二高度变化、所述第三高度变化量和平均高度变化量进行时间维度上的拟合，以分别得到第一高度变化量、第二高度变化量、第三高度变化量的变化趋势。

2.根据权利要求1所述的河流水文测量方法，其特征在于，步骤S22为，S221，在测量处，沿河面宽度方向选取多个河底测点，测量河底测点处的河底到设定水平面的距离；

S222，将河底测点在横截面上的位置与该河底测点到该设定水平面的距离，转换到所述坐标系上；

S223，对各河底测点的测量结果进行多项式拟合，得到河底高度关于河面宽度的河底高度拟合函数；其中，所述多项式拟合中的最高次幂为4到8。

3.根据权利要求1所述的河流水文测量方法，其特征在于，步骤S23包括如下具体步骤，

S231，在测量处，沿河面宽度方向选取多个河面测点，测量河面测点处的水面到一设定水平面的距离；

S232，将河面测点在横截面上的位置与该河面测点处的水面到该设定水平面的距离，转换到该坐标系上；

S233，对各河面测点的测量结果进行二次多项式拟合，得到水面高度关于河面宽度的水面高度拟合函数；

S234，将该水面高度拟合函数在河面宽度范围内的曲线作为水面轮廓线。

4.根据权利要求1所述的河流水文测量方法，其特征在于,步骤S3中，在选取测量点时，每两平方米内至少有一个测量点；且所述测量点的分布，沿从河面中心处向河底轮廓的方向，测量点的分布密度逐渐增大。