本發(fā)明涉及航道設計或其他相關領域，具體而言，涉及一種基于船舶航速的運河航道斷面確定方法及裝置、電子設備。

背景技術：

1、運河航道是內(nèi)河運輸?shù)闹匾M成部分，承擔著大量的貨運任務，對于促進地區(qū)經(jīng)濟交流與發(fā)展具有不可替代的作用。航道斷面尺度與運河工程征地、土石方開挖量等直接相關，是運河工程投資、建設進度的控制性技術指標。設計合理的運河航道斷面，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。航道的斷面設計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?，F(xiàn)有的航道斷面設計策略大多基于靜態(tài)的船舶尺度和預定的吃水深度，忽略了動態(tài)因素(尤其是船舶航速)對航道斷面設計的影響。

2、相關技術中，現(xiàn)有的航道設計規(guī)范與標準雖然為航道斷面設計提供了指導，但在處理船舶航速與航道斷面尺度之間的關聯(lián)關系時存在不足。船舶在運河航道中航行時，受到航道斷面尺度的限制，相比開放水域會有較大的差異，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系，當船舶航速較低時，受到淺水岸壁的影響相對較小。隨著船舶航速增加，船舶阻力也會增加，并且伴隨發(fā)生船體下沉、尾傾的現(xiàn)象。而此時興波波長受到淺水作用的影響會導致相同航速下興波波長較開放水域更長，同時興波凱爾文角隨著航速增加而增大。當航速進一步增大到臨界速度時，船體周圍的流體速度受到臨界速度的限制會導致船體前方出現(xiàn)涌浪，更有甚者出現(xiàn)孤立波，會對航道護坡堤造成破壞，此時船舶阻力值達到一個極大值而船舶浮態(tài)也處于極不穩(wěn)定狀態(tài)。因此船舶在運河航道的航行存在極限航速，即不同船型、不同航速對運河航道斷面尺度的要求是不同的。在現(xiàn)有的相關標準中，未考慮船舶航速對運河航道斷面尺度的要求，缺乏對航速與航道斷面尺度相互作用機制的深入探究，導致確定的航道斷面寬度偏大，占用土地多，經(jīng)濟性稍差。

3、針對上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供了一種基于船舶航速的運河航道斷面確定方法及裝置、電子設備，以至少解決相關技術中未考慮船舶航速與運河航道斷面的定量關系，導致航道斷面尺寸偏大的技術問題。

2、根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種基于船舶航速的運河航道斷面確定方法，包括：基于目標船舶的船舶噸級和船舶類型，確定目標船舶的富裕水深范圍和吃水深度，并計算目標船舶對應的航道最小水深，其中，富裕水深范圍指保證目標船舶安全航行而不觸及河床的裕度值；基于目標船舶的船舶總寬和船舶總長，計算目標船舶對應的航道最小寬度；基于目標船舶的船舶航速范圍，計算不同船舶航速、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斷面尺度，基于目標斷面尺度確定運河航道斷面。

3、可選地，在計算目標船舶對應的航道最小水深之前，還包括：獲取目標船舶的貨物種類，基于貨物種類確定目標船舶的船舶類型；獲取目標船舶的貨物運輸量，基于貨物運輸量確定目標船舶的船舶噸級；基于船舶類型和船舶噸級，確定目標船舶的船舶總寬和船舶總長。

4、可選地，在計算目標船舶對應的航道最小水深之前，還包括：基于船舶類型，確定目標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)，計算目標船舶的舯橫剖面浸水面積。

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

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

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

8、可選地，確定目標斷面尺度的步驟，包括：獲取預先構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應的工程成本；將最小的工程成本對應的待選斷面尺度確定為目標斷面尺度。

9、根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，還提供了一種基于船舶航速的運河航道斷面確定裝置，包括：第一計算單元，基于目標船舶的船舶噸級和船舶類型，確定目標船舶的富裕水深范圍和吃水深度，并計算目標船舶對應的航道最小水深，其中，富裕水深范圍指保證目標船舶安全航行而不觸及河床的裕度值；第二計算單元，基于目標船舶的船舶總寬和船舶總長，計算目標船舶對應的航道最小寬度；第三計算單元，基于目標船舶的船舶航速范圍，計算不同船舶航速、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斷面尺度，基于目標斷面尺度確定運河航道斷面。

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

11、可選地，第一計算單元還包括：第四確定模塊，基于船舶類型，確定目標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)，計算目標船舶的舯橫剖面浸水面積。

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

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

14、可選地，第三計算單元還包括：第九確定模塊，基于目標船舶的船舶航速范圍，計算目標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，用于獲取預先構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應的工程成本；第十確定模塊，用于將最小的工程成本對應的待選斷面尺度確定為目標斷面尺度。

16、根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)包括存儲的計算機程序，其中，在所述計算機程序運行時控制所述計算機可讀存儲介質(zhì)所在設備執(zhí)行上述任意一項的基于船舶航速的運河航道斷面確定方法。

17、根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，還提供了一種電子設備，包括一個或多個處理器和存儲器，所述存儲器用于存儲一個或多個程序，其中，當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述一個或多個處理器實現(xiàn)上述任意一項的基于船舶航速的運河航道斷面確定方法。

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

19、在本公開中，通過基于目標船舶的船舶噸級和船舶類型，確定目標船舶的富裕水深范圍和吃水深度，并計算目標船舶對應的航道最小水深，再基于目標船舶的船舶總寬和船舶總長，計算目標船舶對應的航道最小寬度，然后基于目標船舶的船舶航速范圍，計算不同船舶航速、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斷面尺度，基于目標斷面尺度確定運河航道斷面。

20、由上述公開內(nèi)容，本發(fā)明可通過精確計算目標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，通過將目標船舶的航速范圍納入考慮范圍，更準確地評估在不同航速下船舶航速與航道斷面之間的定量作用，從而計算出更為合理的航道斷面寬度，同時，通過計算不同船舶航速、不同水深下的航道斷面寬度，在滿足安全航行標準的情況下，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土地的占用，提升了航道工程的整體經(jīng)濟性，進而解決了相關技術中未考慮船舶航速與運河航道斷面的定量關系，導致航道斷面尺寸偏大的技術問題。