[發明專利]一種多空間尺度流域產流產沙預測方法及裝置

有效

• 申請號: 201810574833.7
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108755565B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 王玲玲;左仲國;姚文藝;秦奮;韓志剛;孔祥兵;楊吉山;王昌高;楊二;王志慧;李勉;張攀;倪用鑫;鮑宏喆;郭凱;侯欣欣
• 申請（專利權）人: 黃河水利委員會黃河水利科學研究院;河南大學
• 主分類號: E02B1/00
• 分類號: E02B1/00;E02B1/02
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

1.一種多空間尺度流域產流產沙預測方法，其特征在于，包括：

步驟1、根據待預測流域的DEM地形數據，采用D8算法計算每個DEM柵格流向、DEM柵格坡度和DEM柵格匯流累積量，依據Strahler河網分級方法，確定待預測流域的河網；

步驟2、根據待預測流域的DEM地形數據、遙感影像和河網，將待預測流域劃分為m個三級溝；

步驟3、根據DEM地形數據的分辨率，對每個三級溝進行空間離散，將每個三級溝劃分為多個網格單元；

步驟4、根據每個網格單元中的水流從網格中心點至三級溝出口的網格匯流時間，分別采用等流時線法和線性水庫法計算每個三級溝網格單元的地表匯流和地下匯流，確定每個三級溝的斷面出口產流量；

步驟5、根據每個三級溝的斷面出口產流量，采用納希瞬時單位線計算每個二級溝的溝網匯流量；

步驟6、根據每個二級溝的溝網匯流量，采用馬斯京根多河段連續流量演算模型計算待預測流域的斷面出口產流量；

步驟7、根據每個三級溝的格網坡度和遙感影像，將每個三級溝劃分為梁峁坡地貌單元、溝谷坡地貌單元和溝槽地貌單元；

步驟8、根據每個三級溝中梁峁坡地貌單元的產沙量、溝谷坡地貌單元的產沙量和溝槽地貌單元的產沙量，確定每個三級溝的產沙量；

步驟9、根據每個三級溝的產沙量，采用泥沙輸移比確定待預測流域的斷面出口產沙量；

所述步驟8中分別根據式(8)、式(9)、式(10)和式(11)計算梁峁坡地貌單元的產沙量、溝谷坡地貌單元的產沙量、溝槽地貌單元的產沙量和每個三級溝的產沙量：

E_三級溝＝E_r+E_g+E_c (11)

其中，γ_s、γ_m分別為泥沙密實干容重和渾水容重；d為泥沙粒徑；f為摩擦系數；為泥沙休止角；h₁為梁峁坡水深；J₁為梁峁坡比降；α₁為梁峁坡坡度；V₁為梁峁坡水流平均速度；A_r是無量綱系數；b_r為梁峁坡寬度；h₂為溝谷坡水深；J₂為溝谷坡比降；α₂為溝谷坡坡度；V₂為溝谷坡水流平均速度；A_g是無量綱系數；h₃為溝槽水深；J₃為溝槽比降；V₃為溝槽水流平均流速；ω為泥沙顆粒群體沉速；U_*為摩阻流速，κ為卡門常數；e₃為溝槽發生沖刷的能量系數；C為無量綱系數；溝槽寬度B₀；

所述步驟9中根據式(12)和式(13)計算待預測流域的斷面出口產沙量E：

E＝m*E_三級溝*SDR (13)

其中，SDR為泥沙輸移比，m為三級溝個數，t_m降雨峰值發生時長；t_p為次降雨總歷時；Q_m為待預測流域洪峰流量，Q為待預測流域的斷面出口產流量，γ_m為渾水容重，γ_s為泥沙干容重，F為待預測流域的總面積，ρ為水密度。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4中根據式(1)計算網格匯流時間：

其中，t_c表示網格匯流時間；K_v表示速度常數；L表示網格中心點至三級溝出口的水流路徑長；S表示從網格中心點至三級溝出口之間河道的坡度。