本發(fā)明涉及航道設(shè)計(jì)或其他相關(guān)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于船舶航速的運(yùn)河航道斷面確定方法及裝置、電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、運(yùn)河航道是內(nèi)河運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，承擔(dān)著大量的貨運(yùn)任務(wù)，對(duì)于促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)交流與發(fā)展具有不可替代的作用。航道斷面尺度與運(yùn)河工程征地、土石方開挖量等直接相關(guān)，是運(yùn)河工程投資、建設(shè)進(jìn)度的控制性技術(shù)指標(biāo)。設(shè)計(jì)合理的運(yùn)河航道斷面，不僅能夠保障船舶安全、高效地航行，還能有效降低工程成本和環(huán)境影響。航道的斷面設(shè)計(jì)需要考慮到諸如因素，例如航道水深、寬度、邊坡等，其中，航道水深直接關(guān)系到船舶的吃水與航行阻力，而航道寬度則影響船舶的航行穩(wěn)定性與航線靈活性。現(xiàn)有的航道斷面設(shè)計(jì)策略大多基于靜態(tài)的船舶尺度和預(yù)定的吃水深度，忽略了動(dòng)態(tài)因素(尤其是船舶航速)對(duì)航道斷面設(shè)計(jì)的影響。

2、相關(guān)技術(shù)中，現(xiàn)有的航道設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)雖然為航道斷面設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)，但在處理船舶航速與航道斷面尺度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系時(shí)存在不足。船舶在運(yùn)河航道中航行時(shí)，受到航道斷面尺度的限制，相比開放水域會(huì)有較大的差異，主要表現(xiàn)在興波阻力、船舶浮態(tài)以及船舶阻力等方面。而航行于內(nèi)河航道的船舶所產(chǎn)生的興波阻力與船舶航速有很大關(guān)系，當(dāng)船舶航速較低時(shí)，受到淺水岸壁的影響相對(duì)較小。隨著船舶航速增加，船舶阻力也會(huì)增加，并且伴隨發(fā)生船體下沉、尾傾的現(xiàn)象。而此時(shí)興波波長(zhǎng)受到淺水作用的影響會(huì)導(dǎo)致相同航速下興波波長(zhǎng)較開放水域更長(zhǎng)，同時(shí)興波凱爾文角隨著航速增加而增大。當(dāng)航速進(jìn)一步增大到臨界速度時(shí)，船體周圍的流體速度受到臨界速度的限制會(huì)導(dǎo)致船體前方出現(xiàn)涌浪，更有甚者出現(xiàn)孤立波，會(huì)對(duì)航道護(hù)坡堤造成破壞，此時(shí)船舶阻力值達(dá)到一個(gè)極大值而船舶浮態(tài)也處于極不穩(wěn)定狀態(tài)。因此船舶在運(yùn)河航道的航行存在極限航速，即不同船型、不同航速對(duì)運(yùn)河航道斷面尺度的要求是不同的。在現(xiàn)有的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，未考慮船舶航速對(duì)運(yùn)河航道斷面尺度的要求，缺乏對(duì)航速與航道斷面尺度相互作用機(jī)制的深入探究，導(dǎo)致確定的航道斷面寬度偏大，占用土地多，經(jīng)濟(jì)性稍差。

3、針對(duì)上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于船舶航速的運(yùn)河航道斷面確定方法及裝置、電子設(shè)備，以至少解決相關(guān)技術(shù)中未考慮船舶航速與運(yùn)河航道斷面的定量關(guān)系，導(dǎo)致航道斷面尺寸偏大的技術(shù)問題。

2、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種基于船舶航速的運(yùn)河航道斷面確定方法，包括：基于目標(biāo)船舶的船舶噸級(jí)和船舶類型，確定目標(biāo)船舶的富裕水深范圍和吃水深度，并計(jì)算目標(biāo)船舶對(duì)應(yīng)的航道最小水深，其中，富裕水深范圍指保證目標(biāo)船舶安全航行而不觸及河床的裕度值；基于目標(biāo)船舶的船舶總寬和船舶總長(zhǎng)，計(jì)算目標(biāo)船舶對(duì)應(yīng)的航道最小寬度；基于目標(biāo)船舶的船舶航速范圍，計(jì)算不同船舶航速、不同水深下的航道斷面寬度，其中，船舶航速處于船舶航速范圍之內(nèi)，水深不小于航道最小水深；在航道斷面寬度不小于航道最小寬度的情況下，將計(jì)算航道斷面寬度所使用的船舶航速、水深以及航道斷面寬度確定為待選斷面尺度，在待選斷面尺度中確定目標(biāo)斷面尺度，基于目標(biāo)斷面尺度確定運(yùn)河航道斷面。

3、可選地，在計(jì)算目標(biāo)船舶對(duì)應(yīng)的航道最小水深之前，還包括：獲取目標(biāo)船舶的貨物種類，基于貨物種類確定目標(biāo)船舶的船舶類型；獲取目標(biāo)船舶的貨物運(yùn)輸量，基于貨物運(yùn)輸量確定目標(biāo)船舶的船舶噸級(jí)；基于船舶類型和船舶噸級(jí)，確定目標(biāo)船舶的船舶總寬和船舶總長(zhǎng)。

4、可選地，在計(jì)算目標(biāo)船舶對(duì)應(yīng)的航道最小水深之前，還包括：基于船舶類型，確定目標(biāo)船舶的船舶方形系數(shù)；基于船舶總寬、吃水深度和船舶方形系數(shù)，計(jì)算目標(biāo)船舶的舯橫剖面浸水面積。

5、可選地，確定目標(biāo)船舶的富裕水深范圍的步驟，包括：基于船舶噸級(jí)，確定目標(biāo)船舶的航道等級(jí)；基于航道等級(jí)，確定目標(biāo)船舶的富裕水深范圍。

6、可選地，在計(jì)算不同船舶航速、不同水深下的航道斷面寬度之前，還包括：基于目標(biāo)船舶的舯橫剖面浸水面積、吃水深度以及航道最小水深，計(jì)算目標(biāo)船舶對(duì)應(yīng)的航道斷面系數(shù)。

7、可選地，在計(jì)算不同船舶航速、不同水深下的航道斷面寬度之前，還包括：基于目標(biāo)船舶的船舶航速范圍，計(jì)算目標(biāo)船舶的極限船舶航速范圍。

8、可選地，確定目標(biāo)斷面尺度的步驟，包括：獲取預(yù)先構(gòu)建的斷面尺度工程數(shù)量比較表；查詢斷面尺度工程數(shù)量比較表，得到待選斷面尺度中每一組斷面尺度對(duì)應(yīng)的工程成本；將最小的工程成本對(duì)應(yīng)的待選斷面尺度確定為目標(biāo)斷面尺度。

9、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，還提供了一種基于船舶航速的運(yùn)河航道斷面確定裝置，包括：第一計(jì)算單元，基于目標(biāo)船舶的船舶噸級(jí)和船舶類型，確定目標(biāo)船舶的富裕水深范圍和吃水深度，并計(jì)算目標(biāo)船舶對(duì)應(yīng)的航道最小水深，其中，富裕水深范圍指保證目標(biāo)船舶安全航行而不觸及河床的裕度值；第二計(jì)算單元，基于目標(biāo)船舶的船舶總寬和船舶總長(zhǎng)，計(jì)算目標(biāo)船舶對(duì)應(yīng)的航道最小寬度；第三計(jì)算單元，基于目標(biāo)船舶的船舶航速范圍，計(jì)算不同船舶航速、不同水深下的航道斷面寬度，其中，船舶航速處于船舶航速范圍之內(nèi)，水深不小于航道最小水深；確定單元，用于在航道斷面寬度不小于航道最小寬度的情況下，將計(jì)算航道斷面寬度所使用的船舶航速、水深以及航道斷面寬度確定為待選斷面尺度，在待選斷面尺度中確定目標(biāo)斷面尺度，基于目標(biāo)斷面尺度確定運(yùn)河航道斷面。

10、可選地，第一計(jì)算單元包括：第一確定模塊，用于獲取目標(biāo)船舶的貨物種類，基于貨物種類確定目標(biāo)船舶的船舶類型；第二確定模塊，用于獲取目標(biāo)船舶的貨物運(yùn)輸量，基于貨物運(yùn)輸量確定目標(biāo)船舶的船舶噸級(jí)；第三確定模塊，基于船舶類型和船舶噸級(jí)，確定目標(biāo)船舶的船舶總寬和船舶總長(zhǎng)。

11、可選地，第一計(jì)算單元還包括：第四確定模塊，基于船舶類型，確定目標(biāo)船舶的船舶方形系數(shù)；第五確定模塊，基于船舶總寬、吃水深度和船舶方形系數(shù)，計(jì)算目標(biāo)船舶的舯橫剖面浸水面積。

12、可選地，第一計(jì)算單元還包括：第六確定模塊，基于船舶噸級(jí)，確定目標(biāo)船舶的航道等級(jí)；第七確定模塊，基于航道等級(jí)，確定目標(biāo)船舶的富裕水深范圍。

13、可選地，第三計(jì)算單元包括：第八確定模塊，基于目標(biāo)船舶的舯橫剖面浸水面積、吃水深度以及航道最小水深，計(jì)算目標(biāo)船舶對(duì)應(yīng)的航道斷面系數(shù)。

14、可選地，第三計(jì)算單元還包括：第九確定模塊，基于目標(biāo)船舶的船舶航速范圍，計(jì)算目標(biāo)船舶的極限船舶航速范圍。

15、可選地，確定單元包括：獲取模塊，用于獲取預(yù)先構(gòu)建的斷面尺度工程數(shù)量比較表；查詢模塊，用于查詢斷面尺度工程數(shù)量比較表，得到待選斷面尺度中每一組斷面尺度對(duì)應(yīng)的工程成本；第十確定模塊，用于將最小的工程成本對(duì)應(yīng)的待選斷面尺度確定為目標(biāo)斷面尺度。

16、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，其中，在所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行時(shí)控制所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行上述任意一項(xiàng)的基于船舶航速的運(yùn)河航道斷面確定方法。

17、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，還提供了一種電子設(shè)備，包括一個(gè)或多個(gè)處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序，其中，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)上述任意一項(xiàng)的基于船舶航速的運(yùn)河航道斷面確定方法。

18、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，還提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述任意一項(xiàng)所述的基于船舶航速的運(yùn)河航道斷面確定方法的步驟。

19、在本公開中，通過基于目標(biāo)船舶的船舶噸級(jí)和船舶類型，確定目標(biāo)船舶的富裕水深范圍和吃水深度，并計(jì)算目標(biāo)船舶對(duì)應(yīng)的航道最小水深，再基于目標(biāo)船舶的船舶總寬和船舶總長(zhǎng)，計(jì)算目標(biāo)船舶對(duì)應(yīng)的航道最小寬度，然后基于目標(biāo)船舶的船舶航速范圍，計(jì)算不同船舶航速、不同水深下的航道斷面寬度，其中，船舶航速處于船舶航速范圍之內(nèi)，水深不小于航道最小水深，最后在航道斷面寬度不小于航道最小寬度的情況下，將計(jì)算航道斷面寬度所使用的船舶航速、水深以及航道斷面寬度確定為待選斷面尺度，在待選斷面尺度中確定目標(biāo)斷面尺度，基于目標(biāo)斷面尺度確定運(yùn)河航道斷面。

20、由上述公開內(nèi)容，本發(fā)明可通過精確計(jì)算目標(biāo)船舶的航道最小水深以及航道最小寬度，確保了船舶在航道中安全航行而不觸及河床，通過將目標(biāo)船舶的航速范圍納入考慮范圍，更準(zhǔn)確地評(píng)估在不同航速下船舶航速與航道斷面之間的定量作用，從而計(jì)算出更為合理的航道斷面寬度，同時(shí)，通過計(jì)算不同船舶航速、不同水深下的航道斷面寬度，在滿足安全航行標(biāo)準(zhǔn)的情況下，找到工程成本最低的斷面尺度，從而減少了不必要的工程開挖量以及對(duì)土地的占用，提升了航道工程的整體經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而解決了相關(guān)技術(shù)中未考慮船舶航速與運(yùn)河航道斷面的定量關(guān)系，導(dǎo)致航道斷面尺寸偏大的技術(shù)問題。