(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211178179.0 (22)申请日 2022.09.23 (71)申请人 广西大学 地址 530000 广西壮 族自治区南宁市西乡 塘区大学东路10 0号 (72)发明人 陈立华　杨文哲　陈航　 (74)专利代理 机构 南宁东智知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 45117 专利代理师 裴康明 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) (54)发明名称 基于内涝淹没水深监测的岩溶洼地过水能 力分析方法 (57)摘要 本发明属于水利工程技术领域， 具体涉及基 于内涝淹没水深监测的岩溶洼地过水能力分析 方法。 洼地作为岩溶地区地表水与地下水的连接 处， 地表与地下水量交换频繁， 汛期暴雨易引发 洼地内涝灾害， 分析洼地过水能力对于揭示洼地 内涝致灾机理具有重要意义。 本发明将裂隙、 溶 隙及管道等含水介质 共同构成的岩溶洼地过水 系统概化为虚拟水库， 布设岩溶洼地内涝监测站 网， 采集内涝过程中淹没水深等水文数据， 基于 水量平衡方程构建岩溶洼地过水系统虚拟水库 模型， 考虑岩溶过水系统介质在洼地各高程上的 分布不均匀性， 提出不同内涝淹没水深下岩溶洼 地过水系统对入流洪水的调蓄 ‑排泄过程计算方 法， 分析岩溶洼地过水系统过水能力。 该分析方 法物理意义明确， 水文要素易监测、 所需资料少， 能够适用于各类型岩溶洼地过水能力分析， 为岩 溶洼地内涝水深过程预报预警提供技 术支撑。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 115511291 A 2022.12.23 CN 115511291 A 1.基于内涝淹没水深监测的岩溶洼地过 水能力分析 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤S1， 在监测区岩溶洼地内设置内涝监测站网， 监测所述监测区岩溶洼地内涝淹没 水深变化过程， 得到监测区岩溶洼地逐时段内涝淹没水深Z与对应时刻t的关系， 即监测区 岩溶洼地内涝淹没水深过程线Z～ t， 同时也 监测岩溶洼地逐时段降雨 量与水面蒸发数据； 步骤S2， 采集 监测区岩溶洼地高精度DE M数据； 步骤S3， 基于监测区高精度DEM数据确定监测区岩溶洼地各内涝淹没水深Z对应的岩溶 洼地蓄水容量V， 从而得到监测区岩溶洼地内涝淹没水深 ‑蓄水容量关系曲线V～Z， 并进一 步得到监测区岩溶洼地蓄水容 量V与洼地内涝淹没水深Z的函数关系V＝f(Z)； 步骤S4， 利用步骤S1得到的岩溶洼地内逐时段降雨量数据以及水面蒸发数据驱动水文 模型， 采用水文模 型计算洼地入流洪水过程线， 即监测区岩溶洼地的入流量Q入与时刻t的关 系曲线Q入～t； 步骤S5， 将监测区岩溶洼地过水系统视为虚拟水库， 基于水量平衡方程利用监测区岩 溶洼地的入流洪水过程线Q入～t及步骤S1获得的同时段相应的监测区岩溶洼地内涝淹没水 深过程线Z～t， 即可求出虚拟水库的出流过程线q过～t， 该过程即为监测区岩溶洼地过水系 统的过水能力曲线q过～t； 步骤S6， 根据步骤S5得到的监测区岩溶洼地过水系统的过水 能力曲线q过～t得到t时刻 监测区岩溶洼地过水系统的过水能力q过,t， 根据相应时段t时刻的监测区岩溶洼地内涝淹没 水深Zt即可点绘监测区岩溶洼地内涝淹没水深 ‑过水能力关系曲线Z～q过， 分段拟合点绘得 到的Z～q过曲线， 提取对应的函数关系表达式q过＝f(Z)； 并进一步利用步骤S3得到的监测区 岩溶洼地内涝淹没水深 ‑蓄水容量关系曲线V～Z建立t时刻监测区岩溶洼地实时蓄水量Vt 与监测区岩溶洼地过水系统的过水能力q过,t的关系， 经过插值得到监测区岩溶洼地各淹没 水深Z对应的监测区岩溶洼地实时蓄水量V， 进而点绘监测区岩溶洼地实时蓄水量V与对应 的监测区岩溶洼地过水系统的过水能力q过的关系曲线V～q过， 再通过分段拟合曲线的方式 提取对应的函数关系表达式q过＝f(V)， 如此分析 得到监测区岩溶洼地过 水能力。 2.根据权利要求1所述的基于内涝淹没水深监测的岩溶洼地过水能力分析方法， 其特 征在于， 所述步骤S1中所述内涝监测站网包括若干水位计以及远程 终端单元、 雨量遥测站、 蒸发遥测站、 服务器； 若干所述水位计分别 设置在监测区岩溶洼地底部消水点和主要控制 点； 所述远程终端单元分别与若干所述水位计连接， 用于将若干水位计的监测数据实时上 传至服务器； 所述雨量遥测站、 蒸发遥测站分别用于监测所述监测区岩溶洼地的逐时段降 雨量以及水面蒸发数据； 所述服务器分别与雨量遥测站、 蒸发遥测 站、 远程终端单元进行数据交互， 用于根据若 干水位计的监测数据分析得到监测区岩溶洼地内涝淹没水深Z与对应时间时刻t的关系， 以 及获取区岩溶洼地内逐时段降雨 量、 内涝水淹没水深以及水面蒸发数据。 3.根据权利要求1所述的基于内涝淹没水深监测的岩溶洼地过水能力分析方法， 其特 征在于， 所述步骤S3中确定监测区岩溶洼地各内涝淹没水深Z对应的监测区岩溶洼地蓄水 容量V具体为： 调用ArcGIS软件中空值函数工具与表面体积工具的批处理功能， 以一定淹没水深变化 量ΔH为间距， 提取确定监测区岩溶洼地各内涝淹没水深Z对应的监测区岩溶洼地蓄水容量 V。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115511291 A 24.根据权利要求1所述的所述步骤S4中的水文模型可以为适用于岩溶流域径流过程模 拟的分布式水文模型或集总式水文模型， 基于水文模型的洼地入流洪水预报方案的精度满 足现行 《水文情报预报规范》 中乙级及以上精度等级； 采用岩溶洼地入流洪水实测资料率定 预报方案参数， 若岩溶洼地缺 乏入流洪水实测资料， 则采用邻近小型岩溶流域实测洪水资 料率定预报方案参数。 5.根据权利要求1所述的基于内涝淹没水深监测的岩溶洼地过水能力分析方法， 其特 征在于， 所述 步骤S5中， 求出虚拟水库的出流过程线q过:t具体如下： Vt＝f(Zt)； ΔV＝Vt‑Vt‑1＝f(Zt)‑f(Zt‑1)； 其中， Zt为t时刻内涝监测站网的水位计监测得到的监测区岩溶洼地的实时内涝淹没水 深； Zt‑1为t‑1时刻内涝监测站网的水位计监测得到的监测区岩溶洼地的实时内涝淹没水 深； Vt为t时刻由监测区岩溶洼地内涝淹没水深 ‑蓄水容量关系曲线V～Z计算得到的监测区 岩溶洼地 实时蓄水量； Vt‑1为t‑1时刻由监测区岩溶洼地内涝淹没水深 ‑蓄水容量关系曲线V ～Z计算得到的监测区岩溶洼地 实时蓄水量； Δt 为单位时段； ΔV 为单位时段内监测区岩溶 洼地蓄水量的变化量； Q入,t为t时刻岩溶水文模型计算得到的监测区岩溶洼地的实时入流 量； Et为t时刻内涝监测站网的蒸 发遥测站监测得到的监测区岩溶洼地的实时水面蒸 发量； q过,t为t时刻监测区岩溶洼地过 水系统的过 水能力。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115511291 A 3