[發明專利]一種水力要素的確定方法及裝置

有效

• 申請號: 201711340054.2
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108090609B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 邢宇良;周光濤;王洪波;戴春勝;梁貞堂;王浩民;王志興;肖偉華;侯保燈;占許珠;崔豪;田文凱
• 申請（專利權）人: 黑龍江省水利水電勘測設計研究院;中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/25;G06N3/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;安利霞

1.一種水力要素的確定方法，其特征在于，包括：

獲取目標渠道的設計參數，其中所述設計參數包括：目標渠道的材質、目標渠道的原始水力坡度、目標渠道的原始斷面尺寸和目標渠道的控制區域面積參數；

根據所述設計參數，對所述目標渠道的原始水力坡度和原始斷面尺寸進行優化，并獲得優化后的水力坡度和斷面尺寸；

對優化后的所述水力坡度和所述斷面尺寸進行驗證；

當驗證通過后，確定驗證通過的水力坡度為目標水力坡度，驗證通過的斷面尺寸為目標斷面尺寸；

所述對優化后的所述水力坡度和所述斷面尺寸進行驗證包括：

根據渦粘性系數、所述控制區域面積參數和優化后的所述水力坡度與所述斷面尺寸，獲得灌水時間，其中所述渦粘性系數與所述目標渠道的材質相關；

將所述灌水時間與預設灌水時間進行比較，獲得所述灌水時間與所述預設灌水時間的相對誤差；

當所述相對誤差小于或等于預設門限時，確定所述水力坡度與所述斷面尺寸通過驗證；

當所述相對誤差大于預設門限時，確定所述水力坡度與所述斷面尺寸未通過驗證；

若當前為第一次執行根據渦粘性系數、所述控制區域面積參數和優化后的所述水力坡度與所述斷面尺寸，獲得灌水時間的步驟，則根據所述目標渠道的設計參數，獲得設計灌水時間，并將所述設計灌水時間作為所述預設灌水時間；

否則，將上一次執行根據渦粘性系數、所述控制區域面積參數和優化后的所述水力坡度與所述斷面尺寸，獲得灌水時間的步驟中，獲得的灌水時間作為所述預設灌水時間。

2.根據權利要求1所述的水力要素的確定方法，其特征在于，還包括：

當驗證未通過后，將優化后的所述水力坡度作為原始水力坡度，優化后的斷面尺寸作為原始斷面尺寸，重新執行對所述目標渠道的原始水力坡度和原始端面尺寸進行優化的步驟。

3.根據權利要求1所述的水力要素的確定方法，其特征在于，根據所述設計參數，對所述目標渠道的原始水力坡度和原始端面尺寸進行優化，并獲得優化后的水力坡度和斷面尺寸的步驟包括：

根據所述設計參數中的所述目標渠道的材質，獲得所述目標渠道的渦粘性系數；

根據所述渦粘性系數、所述原始水力坡度、所述原始斷面尺寸和所述控制區域面積參數，通過粒子群算法對所述原始水力坡度和原始斷面尺寸進行優化，并獲得優化后的水力坡度和斷面尺寸。

4.根據權利要求1所述的水力要素的確定方法，其特征在于，根據所述渦粘性系數和優化后的所述水力坡度與所述斷面尺寸，獲得灌水時間的步驟包括：

根據謝才公式：

以及淺水方程組：

計算獲得灌水時間t，其中V表示斷面平均流速，C表示預設謝才系數，R表示水力半徑，J表示水力坡度，A表示過水斷面面積，P_w表示水流與固體邊界接觸部分的周長，H表示水深，u表示沿水力坡度方向的平均流速，x表示縱坡方向距離，v表示沿水深反向的平均流速，y表示底寬方向距離，g表示重力加速度，Z表示水位函數，Z＝Z_b+H，Z_b表示渠底高程，υ表示渦粘性系數；

其中，水流與固體邊界接觸部分的周長P_w根據所述控制區域面積參數獲得，過水斷面面積A、水深H、渠底高程Z_b均根據所述斷面尺寸獲得。