[發明專利]一種泵站引渠及前池水體泥沙參考濃度的確定方法

有效

• 申請號: 201611071246.3
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106777558B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 陳鑫;王福軍
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;何家鵬

1.一種泵站引渠及前池水體泥沙參考濃度的確定方法，包括以下步驟：

1)計算得出泵站引渠及前池水體的流速隨時間變化的關系式U(t)；

2)計算泵站引渠及前池水體的最大謝爾茲數Θ_m、摩擦因子f和動床面粗糙高度k_N；

3)計算泵站引渠及前池水體的泥沙沉降速度w，以及泥沙在輸沙層內的沉降時間與流動周期T的比值Ψ；

4)計算泵站引渠及前池水體的泥沙對流速的相位漂移ψ和泥沙相位的殘留α，具體計算過程如下：

采用如下提供的式(7)和式(8)，計算泥沙對流速的相位漂移ψ和泥沙相位的殘留α

α＝exp(-0.2/Ψ) (8)

5)計算泵站引渠及前池水體的泥沙體積分數參考濃度C(t)，具體計算過程如下：

將所述步驟3)和所述步驟4)獲得的泥沙對流速的相位漂移ψ、泥沙相位的殘留α和泥沙沉降速度w代入下述式(9)得到泥沙體積分數參考濃度隨時間變化的關系式；將式(1)得到的謝爾茲數代入式(9)，即可得到最終的泥沙參考濃度隨時間變化和相應的函數圖像，式(9)如下所示：

其中F代表水體的挾沙能力；w是泥沙沉降速度；t是時間；U是泵站引渠及前池水體流速，下標m代表最大值；Θ_cr是臨界謝爾茲數。

2.如權利要求1所述的一種泵站引渠及前池水體泥沙參考濃度的確定方法，其特征在于：所述步驟1)中，這里采用2階Stokes波動理論得出泵站引渠及前池水體的流速隨時間變化的關系式。

3.如權利要求2所述的一種泵站引渠及前池水體泥沙參考濃度的確定方法，其特征在于：所述步驟2)中，采用如下的式(1)～(3)計算泵站引渠及前池水體的最大謝爾茲數Θ_m、摩擦因子f和動床面粗糙高度k_N，具體過程如下：

其中U是泵站引渠及前池水體的流速，下標m代表最大值；D是泥沙粒徑；T是流動周期；Θ是謝爾茲數，下標m代表最大值；f是摩擦因子；s是泥沙密度與水密度的比值；所在地的重力加速度g；k_N是動床面粗糙高度；

先假定最大謝爾茲數Θ_m<1，由式(3)得到動床面粗糙高度k_N的值，代入式(2)，得到摩擦因子f的值；摩擦因子f的值代入式(1)，得到的最大謝爾茲數Θ_m的值若大于1，則假定不成立；

根據最大謝爾茲數Θ_m>1，由式(3)得到動床面粗糙高度k_N＝5Θ_mD，代入式(2)，并聯合式(1)得到

從式(4)解得摩擦因子f的值，代入式(1)得最大謝爾茲數Θ_m的值，代入式(3)得動床面粗糙高度k_N的值。

4.如權利要求3所述的一種泵站引渠及前池水體泥沙參考濃度的確定方法，其特征在于：所述步驟3)中，泵站引渠及前池水體的泥沙沉降速度，以及泥沙在輸沙層內的沉降時間與流動周期T的比值Ψ，具體計算過程如下：

從如下的式(5)得到泥沙沉降速度的值，代入如下的式(6)得到泥沙在輸沙層內的沉降時間與流動周期的比值Ψ；

其中ν是水的運動粘性系數。