[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

本發明公開了一種河道平面二維水流模型糙率的率定方法，首先按河道平面的特性劃定糙率分區，并為各分區內的糙率賦初值；選定要率定糙率的當前流量和與之相應的河段出口水位；以河道平面二維水流數學模型開展水動力計算；確定各監測點水位的模型計算值與實測值之間的誤差；判斷水位誤差是否足夠小；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；根據過水區域內各網格點的水位誤差，以二分法調整過水區域網格點的糙率值；進一步判斷是否已率定完所有待率定流量；若是，則完成糙率率定，并保存糙率率定結果。該方法能減少迭代試算過程中的人為干擾，克服現有技術流程不清、條件苛刻、難于應用等缺點。

技術領域

本發明涉及河流動力學研究技術領域，尤其涉及一種河道平面二維水流模型糙率的率定方法。

背景技術

糙率是河道平面二維水流數學模型(以下簡稱“二維水流模型”)的重要參數，二維水流模型可用于計算天然河流的流速、水位和水深等要素，這些水力要素的取得，可為解決水利、生態和環境等問題提供水力條件。二維水流模型在計算機上的實現，被稱為“河道平面二維水流數學模型軟件”，其計算過程實質是求解離散的平面二維淺水方程的過程，除了需要給定初始條件和邊界條件之外，還要給定相關參數，其中糙率是二維水流模型的一類重要參數，河道糙率不僅與床面粗糙程度有關，還與河流平面形態、泥沙成形堆積體以及水流特性有關，它是一個綜合水力摩阻系數，此參數直接決定著模型計算結果的合理性。

現有技術對于河道平面二維水流模型糙率的率定主要有三類方法：一是迭代試算法，二是經驗分配法，三是理論計算法。但上述三類方法存在著流程不清、條件苛刻和難于應用等缺點，目前沒有一種經驗或理論公式可以直接算出平面二維床面的糙率分布，并且由于以往的迭代試算過程主要靠人工干預，無一定之規，主觀性強，即使使用相同的模型處理相同的河段，不同人員率定所得的糙率也是千差萬別。

發明內容

本發明的目的是提供一種河道平面二維水流模型糙率的率定方法，該方法能減少迭代試算過程中的人為干擾，克服現有技術流程不清、條件苛刻、難于應用等缺點。

本發明實施例提供了一種河道平面二維水流模型糙率的率定方法，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足夠小；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的水位誤差的大小及符號，確定糙率的調整方向，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。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，上述方法能減少迭代試算過程中的人為干擾，克服現有技術流程不清、條件苛刻、難于應用等缺點，保證河道平面二維水流模型糙率取值合理的同時，提高糙率的率定效率。

附圖說明