[發明專利]一種基于河道測站控制分析的多級水位流量關系確定方法

在審

• 申請號: 201910538030.0
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110287579A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 劉丙軍;楊子博;邱江潮;譚學志;彭為
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F17/16;G06F17/12;G01F1/00;G01C13/00;E02B1/02;E02B1/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 王曉玲

1.一種基于河道測站控制分析的多級水位流量關系確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.基于水流運動規律，通過分析水文測站的水力學屬性和幾何屬性，建立水位流量模型；

首先，將斷面平均流速及斷面面積分別用水位表示，得到流量關于水位表達式的一般形式：

Q＝a(H-b)^c (1.1)

式中Q為流量，H為水位，a為系數，c為指數，b為零流水位；

然后，根據測站控制類型與斷面形狀進一步推導具體的水位流量關系式；包括測站控制識別、測站水力學屬性分析、測站集合屬性分析，對基于河道測站控制分析的水位流量關系式進行確定；

S2.根據河道實際情況，對復式河道水位變動時的控制階段進行識別和組合，將復式河道等效劃分為多個標準幾何圖形；

S3.基于復式河道劃分出的多階段控制，建立相應的控制矩陣并求解出聯合方程。

2.根據權利要求1所述的基于河道測站控制分析的多級水位流量關系確定方法，其特征在于，所述的S1步驟中的測站控制識別包括斷面控制和河槽控制；所述的測站力學屬性分析通過斷面控制和河槽控制進行力學屬性分析，建立水流過流方程；

所述的斷面控制用堰流或孔口出流的水力學公式確定斷面流量，由此建立斷面控制的水位流量關系；

對于堰流：堰流中的薄壁堰具有穩定的水頭與流量關系，薄壁堰流量計算公式為：

式中Q為過堰流量；A_W為堰頂收縮斷面過水面積；為堰頂收縮斷面平均流速，其中為流速系數，k為與堰進口形式和過水斷面改變有關的系數，有k＝h_co/H₀，h_co為堰上收縮斷面水深；g為重力加速度；H₀為堰前全水頭；

對于孔口流出其流量計算公式為：

式中Q為孔口出流量；A_O為孔口斷面面積；為孔口出流后收縮斷面平均流速，其中φ為流速系數；g為重力加速度；H₀為孔口前全水頭；

所述的河槽控制用曼寧公式確定斷面流量，由此建立河槽控制的水位流量關系；測量河段為明渠均勻流，用謝才公式確定過水斷面平均流速，謝才系數C用曼寧公式計算，由此可得流量：

式中Q為測量河段平均流量；A為過水斷面面積；n為曼寧糙率系數；R為水力半徑；i為河底坡降；水力半徑由式R＝A/χ計算，其中χ為濕周。