[發明專利]一種河道平面二維水流模型糙率的率定方法

有效

• 申請號: 201710365078.7
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107145678B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 關見朝;曹文洪;戴春勝;方春明;毛繼新;魯文;于寧;劉春晶;劉磊;溫州;劉卉芳;祁偉;倪晉;曹越;郭佳樂;宋佳麗;張磊;王大宇;段逆
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院;黑龍江省水利水電勘測設計研究院;安徽省(水利部淮河水利委員會)水利科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

1.一種河道平面二維水流模型糙率的率定方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1：按河道平面的特性劃定糙率分區，并以糙率初值函數為各分區內的糙率賦初值；

步驟2：選定要率定糙率的當前流量和與之相應的河段出口水位，并將其作為河道平面二維水流數學模型的試算輸入條件；

步驟3：根據所述試算輸入條件，以河道平面二維水流數學模型開展水動力計算，獲得各監測點水位的模型計算值；

步驟4：確定各監測點水位的模型計算值與實測值之間的誤差；

步驟5：判斷所述步驟4中各監測點水位誤差是否小于設定閾值；若是，則執行步驟8；若否，則執行步驟6；

步驟6：根據水深確定過水區域，以各監測點水位誤差插值估算過水區域內各網格點的水位誤差；

步驟7：根據過水區域內各網格點水位誤差的大小和符號，確定糙率調整的方向，以二分法調整過水區域網格點的糙率值，并返回步驟3進行處理；

步驟8：進一步判斷是否已率定完所有待率定流量；若是，則執行步驟9；若否，則返回步驟2，進行下一流量級的糙率率定；

步驟9：完成糙率率定，并保存糙率率定結果。

2.根據權利要求1所述河道平面二維水流模型糙率的率定方法，其特征在于，在所述步驟1中，所述按河道平面的特性劃定糙率分區，具體包括：

根據待處理河道平面的床沙組成、植被類型因素劃定糙率分區。

3.根據權利要求1所述河道平面二維水流模型糙率的率定方法，其特征在于，在所述步驟1中，所述以糙率初值函數為各分區內的糙率賦初值，具體包括：

所建立的糙率初值函數的具體形式為：

上式中，n₀(x,y)是平面中點(x,y)處的初始糙率值；z_x,y是點(x,y)處的床面高程，z_max和z_min分別是當前糙率分區的最大床面高程值和最小床面高程值；n_max和n_min分別是當前糙率分區的最大可取糙率值和最小可取糙率值。

4.根據權利要求1所述河道平面二維水流模型糙率的率定方法，其特征在于，在所述步驟4中，所述確定各監測點水位的模型計算值與實測值之間的誤差，具體包括：

在獲得各監測點水位的模型計算值之后，將其與各監測點的實測水位進行比較，計算二者之間的誤差值。

5.根據權利要求1所述河道平面二維水流模型糙率的率定方法，其特征在于，在所述步驟6中，所述以各監測點水位誤差插值估算過水區域內各網格點的水位誤差，具體包括：

采用反距離權重法估算過水區域內各網格點的水位誤差，具體計算公式為：

上式中，e₀是過水區域中非監測點的水位誤差估算值，e_i是過水區域第i個監測點的水位誤差計算值，l為過水區域內監測點總數；d_0,i是當前處理的非監測點與第i個監測點之間的距離；k是指數，其值應保證e₀的估算誤差取小值。

6.根據權利要求1所述河道平面二維水流模型糙率的率定方法，其特征在于，在所述步驟7中，所述以二分法調整過水區域網格點的糙率值，具體包括：

二分法糙率調整公式如下：

上式中，n_x,y表示當前點(x,y)處的糙率值，其上標中的k和k+1表示迭代次數；n_i,min表示當前點(x,y)所屬的第i個糙率分區的最小可取糙率值；n_i,max表示當前點(x,y)所屬的第i個糙率分區的最大可取糙率值；

當水位計算值偏高時，點糙率調減；當水位計算值偏低時，點糙率調增。