[發明專利]一種用于分布式水文模型的復式河道斷面概化及計算方法

有效

• 申請號: 201811412785.8
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109472109B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 劉佳嘉;嚴子奇;周祖昊;龔家國;桑學鋒;牛存穩;賈仰文;王浩
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 王衛東

1.一種用于分布式水文模型的復式河道斷面概化及計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S10、采集水文斷面實測數據，并根據實測數據表現出的河道斷面階梯狀特征，采用相應數量的倒等腰梯形斷面對該復式河道斷面進行擬合，并得到各梯形斷面的上底寬T、下底寬B、高H的值；其中，上一個梯形斷面的下底寬不小于下一個梯形斷面的上底寬，且兩者高程相同；

步驟S20、根據采集的實測水文斷面面積以及其對應的流域匯流面積，擬合得到實測水文斷面面積與流域匯流面積的曲線，并利用該曲線及子流域的流域匯流面積，求得無實測數據的其他子流域的河道斷面面積；

步驟S30、采用河流上最近的上游或下游的實測水文斷面的梯形斷面概化形狀作為各子流域梯形斷面概化形狀，并根據該子流域河道斷面與最近的上游或下游的實測水文斷面面積比，對該實測水文斷面的各梯形斷面參數進行等比例縮放，得到該子流域斷面的各概化梯形斷面的參數；

步驟S40、以分布式水文模型程序讀取的格式存儲各子流域的梯形斷面的概化參數；

步驟S50、對每個子流域的概化梯形斷面分別求解每個梯形斷面寬高比、每個梯形斷面面積、累積梯形斷面深以及累積梯形斷面面積；

步驟S60、利用已知子流域河道斷面的過水斷面面積A_h和累積梯形斷面面積，求解該子流域對應的過水斷面的水深h′；

步驟S70、利用已知子流域河道過水斷面的水深h和累積梯形斷面深SH_k，求解該子流域對應的過水斷面面積A′_h、過水斷面濕周χ_h、水力半徑R_h；

步驟S60具體包括以下步驟：

步驟S61、利用已知該子流域河道斷面的過水斷面面積A_h與該子流域的累積梯形斷面面積逐個比較，確定使SA_k＜A_h≤SA_k+1成立時連續累積的梯形斷面個數k；

步驟S62、根據求得的k值和過水斷面的水深h′的計算公式求解h′；

步驟S70具體包括以下步驟：

步驟S71、利用已知子流域河道過水斷面的水深h與該子流域的累積梯形斷面深SH_k逐個比較，確定使SH_k＜h≤SH_k+1成立時連續累積的梯形斷面個數k；

步驟S72、根據求得的k值和過水斷面面積A′_h計算公式求解A′_h；

步驟S73、根據求得k值和過水斷面濕周χ_h的計算公式求解χ_h；

步驟S74、根據求得的過水斷面濕周χ_h和水力半徑R_h計算公式求解R_h；

其中，子流域第i個梯形斷面寬高比θ_i計算公式為：

子流域第i個梯形斷面面積A_i計算公式為：

A_i＝(θ_i·H_i+B_i)×H_i

子流域的累積梯形斷面深SH_k的計算公式為：

子流域的累積梯形斷面面積SA_k的計算公式為：

其中，i表示同一個子流域內具體梯形斷面的編號；T_i表示該子流域第i個梯形斷面的上底寬；B_i表示該子流域第i個梯形斷面的下底寬；H_i表示該子流域第i個梯形斷面的高；k為累計的梯形斷面個數，0≤k≤N，N為該子流域河道斷面概化的梯形斷面個數；

過水斷面的水深h′的計算公式為：

過水斷面面積A′_h計算公式為：A′_h＝SA_k+(θ_k+1·(h-SH_k)+B_k+1)×(h-SH_k)；

過水斷面濕周χ_h計算公式為：

水力半徑R_h計算公式為：