[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

本發明公開了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，包括：采用多個倒等腰梯形斷面對實測復式河道斷面進行擬合，得到各梯形斷面的上底寬、下底寬和高的值；根據實測斷面數據，擬合斷面面積與流域匯流面積曲線，利用該曲線及各子流域匯流面積求各子流域河道斷面面積；根據模擬斷面和實測斷面面積比例，等比縮放擬合梯形斷面參數得各子流域河道斷面的參數；求每個子流域斷面的各梯形斷面寬高比和面積及累積梯形斷面深和面積；已知過水斷面面積和累積梯形斷面面積，可求過水斷面的水深；已知過水斷面水深和累積梯形斷面深，可求過水斷面面積、濕周、水力半徑。本發明提高對復式斷面的概化精度；進而提高模型匯流過程模擬精度。

技術領域

本發明涉及水文模型領域，具體涉及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。

背景技術

分布式水文模型在水文模型領域應用越來越廣泛；分布式水文模型一般需要對實際河道橫斷面進行概化，采用規則的斷面形狀(例如梯形或三角形)進行流量、過水斷面面積與水深關系的計算。相比于實測斷面而言，概化斷面具有參數個數少、過水斷面面積與水深計算關系簡單，且可以根據不同子流域匯流面積進行類推等優點。

一般情況下，現有分布式水文模型都采用一個單一形狀(梯形或三角形)進行河道橫斷面概化；然而，實際河道往往是復雜，通常是呈階梯狀的復式斷面，采用單一形狀并不能完全地擬合實際河道斷面形狀，從而影響水文模型中匯流過程的計算，尤其是水深的計算準確性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有的分布式水文模型都采用單一形狀進行河道橫斷面概化，不能完全地擬合實際河道斷面形狀，從而降低水文模型中匯流過程的計算精度的問題。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是提供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，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面積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。

在上述方法中，對實際復式河道斷面形狀進行概化的倒等腰梯形斷面數量為2個以上；

最下面一個梯形斷面的下底寬最小取值為0。

在上述方法中，在步驟S40中，存儲各子流域的梯形斷面的概化參數的格式具體為：