一种用于城市河流泥沙淤积量估算的模型方法

摘要

本发明公开的是一种用于城市河流泥沙淤积量估算的模型方法，模型方法包括以下预测估算过程：1、流域年土壤侵蚀量的计算，2、内河河流河底泥沙淤积量预测。本发明通过GIS软件及城市河流流域基础数据对河底泥沙淤积量进行预测，全过程全部采用流域内的基础数据进行科学分析，实现了基于城市本底条件的河流年淤积量的预测，相较于常规的勘测确定法，可以大幅度降低勘察成本，且准确度较高。

说明书

技术领域

本发明涉及的是城市河流泥沙淤积量估算的技术领域，更具体地说是一种用于城市河流泥沙淤积量估算的模型方法。

背景技术

随着城市化进程的高速推进，城市下垫面硬化面积不断扩张，雨水下渗能力不断下降，同时全球气候变暖所带来的极端降雨事件频发也提高了对城市内涝防治的要求，因此，城市内涝防治已成为水安全治理领域的一项重要课题。近年来，随着旧城区更新和新城建设的过程，城市内水系或多或少存在被侵占的问题。越来越少的水面承担着日渐增大的城市排洪压力，河底泥沙淤积的厚度就成了城市水安全的重要生命线，若泥沙淤积过多则会影响河流行泄能力，因此需要根据需求定期对河底淤积的泥沙进行清理，避免影响城市水安全。而当前对于河底泥沙淤积程度的监测方面较为欠缺，大部分地区往往是出现问题后才对河道泥沙淤积程度进行测定，并对其进行处理，不能通过简单的方法对河底可能的泥沙淤积程度进行预测。

现有城市河流泥沙淤积量的测算，主要为人工测量，耗时且需要大量人工和经济成本。而本发明通过科学合理的工具提出以模型的方法对河流泥沙淤积量进行预测，通过RUSLE模型将城市河流流域整体年土壤侵蚀量计算出，再通过对汇入河流降雨量占总降雨量的比值进行实测，最终确定一年中汇入河流中的泥沙量进行估算。相较以往传统的人工测算方法，成本较低，耗时较短，预测结果科学合理。

发明内容

本发明公开的是一种用于城市河流泥沙淤积量估算的模型方法，其主要目的在于克服现有技术存在的上述不足和缺点。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于城市河流泥沙淤积量估算的模型方法，所述模型方法包括以下具体步骤：

S1、对城市河流周边管网情况以及城市本底情况的参数信息进行收集；

S2、根据S1收集的是参数信息，采用GIS软件进行流域分析，对城市管网流域范围进行识别；

S3、根据城市流域内下垫面类型、流域内竖向情况、流域内相关防洪排涝规划条件、流域内植被覆盖情况以及流域内气候条件，运用RUSLE模型计算得到汇水流域总体土壤侵蚀量；

S4、根据汇入河流的降雨径流量和总径流量比值的实测值以及S3得到的流域总体土壤侵蚀量，预测得到内河河流河底泥沙淤积量；

S5、根据得到的河流泥沙淤积量为相关规划及政策实施提供指引。

更进一步，所述S3中RUSLE模型对土壤侵蚀量进行预测的方程表达式为：A＝R*K*LS*C*P，其中，R因子值由所研究的内河区域当年各月实测降雨量得到；K因子值由所研究的内河区域土壤理化性质进行确定；LS因子则由研究区域高程数据处理得到；C因子及P因子则根据研究区域背景情况进行取值。

更进一步，所述RUSLE模型对土壤侵蚀进行预测计算的基本步骤如下：

步骤一：对内河流域范围内的下垫面类型、竖向情况、植被覆盖情况土壤类型及气候条件进行信息收集，并借用遥感软件ArcGIS软件对其进行处理，计算出RUSLE模型中所需的各种因子值；

步骤二：将步骤一得到的各因子值统一至同意坐标系统下的GRID图层，然后根据RUSLE模型的格式，将各因子相乘，得到管网流域范围土壤侵蚀量。

更进一步，所述S1中城市本底情况包括土地利用情况和竖向情况。

通过上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明将RUSLE模型运用于城市河流泥沙淤积量的预测，选择高程、城市土地利用规划、城市土壤性质、降雨量、植被覆盖情况等基础数据，采用GIS软件进行RUSLE模型的构建，对内河流域的年土壤侵蚀量进行预测。根据预测结果，结合对汇入河流的降雨径流量与总降雨径流量比例的实测，合理科学的对内河河底泥沙淤积量进行预测，充实了城市内河流域河底泥沙淤积量预测方面的技术。在泥沙淤积量预测时，本方法根据内河流域的土地利用规划情况、城市竖向情况、气候条件及植被覆盖率情况的基础数据作为数据源，实现了根据城市本地条件因地制宜的差异化研究，由此所得的预测结果科学合理，可以作为相关规划与政策的支撑数据。

附图说明

图1是本发明的预测估算的流程图。

具体实施方式

下面参照附图说明来进一步地说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，一种用于城市河流泥沙淤积量估算的模型方法，所述模型方法包括以下具体步骤：

S1、对城市河流周边管网情况以及城市本底情况的参数信息进行收集；

S2、根据S1收集的是参数信息，采用GIS软件进行流域分析，对城市管网流域范围进行识别；

S3、根据城市流域内下垫面类型、流域内竖向情况、流域内相关防洪排涝规划条件、流域内植被覆盖情况以及流域内气候条件，运用RUSLE模型计算得到汇水流域总体土壤侵蚀量；

S4、根据汇入河流的降雨径流量和总径流量比值的实测值以及S3得到的流域总体土壤侵蚀量，预测得到内河河流河底泥沙淤积量；

S5、根据得到的河流泥沙淤积量为相关规划及政策实施提供指引。

更进一步，所述S3中RUSLE模型对土壤侵蚀量进行预测的方程表达式为：A＝R*K*LS*C*P，其中，R因子值由所研究的内河区域当年各月实测降雨量得到；K因子值由所研究的内河区域土壤理化性质进行确定；LS因子则由研究区域高程数据处理得到；C因子及P因子则根据研究区域背景情况进行取值。

更进一步，所述RUSLE模型对土壤侵蚀进行预测计算的基本步骤如下：

步骤一：对内河流域范围内的下垫面类型、竖向情况、植被覆盖情况土壤类型及气候条件进行信息收集，并借用遥感软件ArcGIS软件对其进行处理，计算出RUSLE模型中所需的各种因子值；

步骤二：将步骤一得到的各因子值统一至同意坐标系统下的GRID图层，然后根据RUSLE模型的格式，将各因子相乘，得到管网流域范围土壤侵蚀量。

更进一步，所述S1中城市本底情况包括土地利用情况和竖向情况。

以下是本实施例的具体预测估算过程：

1、流域年土壤侵蚀量的计算、

(1)城市内河流域的识别

城市内河流域识别的基本思路如下：根据内河周边场地高程、水系等分布情况等因素，采用GIS软件进行盆域分析，对内河自然条件下的流域进行识别。结合河流周边管网布设情况，对河流的自然流域进行修正，得到城市内河流域范围。

(2)内河流域总体土壤侵蚀量测算

使用RUSLE方程对年土壤侵蚀量进行测算，该方程综合考虑城市各自然因和人类活动因素对土壤侵蚀的影响，并综合地体现在降雨侵蚀力因子、土壤可蚀性因子、地形因子、植被与作物管理因子和土壤保护措施因子，其表达式为：A＝R×K×LS×C×P。R因子值由所研究的内河区域当年各月实测降雨量得到；K因子值由所研究的内河区域土壤理化性质进行确定；LS因子则由研究区域高程数据处理得到；C因子及P因子则根据研究区域背景情况进行取值。

内河流域总体土壤侵蚀量测算的基本步骤如下：对内河流域范围内的下垫面类型、竖向情况、植被覆盖情况土壤类型及气候条件进行信息收集，并借用遥感软件ArcGIS软件对其进行处理，计算出RUSLE模型中所需的各种因子值。将各因子统一至同意坐标系统下的GRID图层，然后根据RUSLE模型的格式，将各因子相乘，得到内河流域整体年土壤侵蚀量。

2、内河河流河底泥沙淤积量预测

首先对内河流域汇入内河的雨水径流量与总体降雨径流量的比值进行实测，根据实测结果的比值结合流域年土壤侵蚀量计算值对内河河流淤积量进行预测。

本方案所采用的RUSLE模型常用于自然情况下的水力土壤侵蚀量计算，模型操作简便，结果可靠准确。方程主要是考虑各自然因素对土壤侵蚀的影响，并综合地体现在降雨侵蚀力因子、土壤可蚀性因子、地形因子、植被与作物管理因子和土壤保护措施因子。城市环境相较于自然环境，地形条件和下垫面情况大不相同，因此如何根据城市条件对RUSLE模型进行调整，使其可以运用于城市规划领域是本发明方案所关注的重点。

通过上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明将RUSLE模型运用于城市河流泥沙淤积量的预测，选择高程、城市土地利用规划、城市土壤性质、降雨量、植被覆盖情况等基础数据，采用GIS软件进行RUSLE模型的构建，对内河流域的年土壤侵蚀量进行预测。根据预测结果，结合对汇入河流的降雨径流量与总降雨径流量比例的实测，合理科学的对内河河底泥沙淤积量进行预测，充实了城市内河流域河底泥沙淤积量预测方面的技术。在泥沙淤积量预测时，本方法根据内河流域的土地利用规划情况、城市竖向情况、气候条件及植被覆盖率情况的基础数据作为数据源，实现了根据城市本地条件因地制宜的差异化研究，由此所得的预测结果科学合理，可以作为相关规划与政策的支撑数据。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不仅局限于此，凡是利用此构思对本发明进行非实质性地改进，均应该属于侵犯本发明保护范围的行为。