[發明專利]一種河道最小非生物需水計算方法

在審

• 申請號: 201810463780.1
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108647896A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 徐志俠;徐怡博;段愛玲;彭大海;褚敏
• 申請（專利權）人: 北京國信華清科技有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 俞曉明

本發明公開了一種河道最小非生物需水計算方法。該方法包括：通過分析河道非生物環境徑流和河床的關系，確定河道非生物環境指標河道流量與水面寬的關系；通過分析各河床橫斷面形態對河道流量與水面寬關系的影響，確定枯水段河道流量與水面寬關系中的突變點；通過分析枯水段河道流量與水面寬關系中的突變點，將枯水段河道流量與水面寬關系中的突變點對應的流量作為最小非生物需水量。本發明在研究生態需水理論的基礎上，探討符合河流特點的生態需水計算方法，通過研究河道水生態系統的子系統——徑流與河床子系統，徑流與河床形態分析法，分析各種河床橫斷面形態與水面寬關系，研究U形河道最小非生物需水計算的方法。

技術領域

本發明涉及生態需水領域，更具體的涉及一種河道最小非生物需水計算方法。

背景技術

生態需水是“保護水資源與水生態系統”和“開展生態系統保護與修復工作”的基礎和關鍵。然而，生態系統究竟需要多少水？我們應該給生態系統配置多少水？現在都沒有公認的答案，還有許多理論和方法值得研究。

對于河流，為維護生態系統的天然結構與功能，河流系統生態環境所需水量即是生態需水。最小生態需水是維系生態環境系統基本功能的一種水量，為維持天然條件下河道非生物環境的基本功能所需要的水分稱為河道最小非生物需水。

發明內容

本發明實施例提供一種河道最小非生物需水計算方法，用以解決現有技術中存在的問題。

本發明實施例提供一種河道最小非生物需水計算方法，包括：

通過分析河道非生物環境徑流和河床的關系，確定河道非生物環境指標河道流量與水面寬的關系；

通過分析各河床橫斷面形態對河道流量與水面寬關系的影響，確定枯水段河道流量與水面寬關系中的突變點；

通過分析枯水段河道流量與水面寬關系中的突變點，將枯水段河道流量與水面寬關系中的突變點對應的流量作為最小非生物需水量。

進一步地，所述通過分析河道非生物環境徑流和河床的關系，確定河道非生物環境指標河道流量與水面寬的關系，具體包括：

根據水面寬、水深和流速是徑流與河床子系統的特征指標，確定徑流與河床關系的數學方程包括：水流連續方程和水流運動方程、懸移質泥沙的紊動擴散方程和河床變形方程；

水流連續方程：

水流運動方程：

上式中，A為斷面過水面積；Q為流量；Z為水位；q為旁側來流；K為流量模數；t為時間坐標；x為空間坐標；

懸移質擴散方程：

上式中，S為懸移質含沙量；S*為懸移質挾沙力；ω為泥沙沉速；α為泥沙恢復飽和系數；B為水面寬度；

懸移質泥沙的紊動擴散方程采用竇國仁公式：

其中P_b為推移質粒徑部分泥沙在床沙中所占比例；V₀為起動流速，

Δ為粗糙高度；γ、γ_s分別為水和泥沙的容重；d_cp為推移質平均粒徑；

河床變形方程：

其中γ'為泥沙干容重；Z_b為河床高程；G_b、G_s分別為推移質和懸移質輸沙率；G_b＝Bg_b，G_s＝QS；