[發(fā)明專利]基于數(shù)學模型與物理模型的水庫和/或河道沖淤模擬系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010563244.6
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111622171A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設計）人: 李濤;夏潤亮;余欣;萬占偉;夏軍強;張俊華;陳書奎;馬懷寶;王增輝;金錦;王敏;朱敏;劉啟興;李斌;楊無雙;吳騰;馮興凱;余彥;李冰
• 申請（專利權）人: 黃河水利委員會黃河水利科學研究院
• 主分類號: E02B1/02
• 分類號: E02B1/02
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 劉業(yè)芳

本發(fā)明公開了一種基于數(shù)學模型與物理模型的水庫和/或河道沖淤模擬系統(tǒng)，涉及水利工程技術領域，解決了現(xiàn)有技術中物理模型試驗受制于平面比尺與垂直比尺等先天條件的制約，進行長系列試驗時耗時較多，嚴重影響工期的問題。本發(fā)明的水庫和/或河道沖淤模擬系統(tǒng)包括數(shù)學模型單元和物理模型單元，數(shù)學模型單元與物理模型單元連接，數(shù)學模型單元基于采集到的水庫和/或河道參數(shù)計算水庫和/或河道的地形數(shù)據(jù)，并且數(shù)學模型單元將計算結果傳輸給物理模型單元；物理模型單元基于接收到的數(shù)學模型單元的計算結果調(diào)控物理模型的進水量和/或加沙量。本發(fā)明的系統(tǒng)通過數(shù)學模型單元和物理模型單元的交替混合，可節(jié)省大量物理模型試驗時間。

技術領域

本發(fā)明涉及水利工程技術領域，尤其涉及一種基于數(shù)學模型與物理模型的水庫和/或河道沖淤模擬系統(tǒng)。

背景技術

物理模型因具有可重現(xiàn)歷史狀況、彌補和擴充測驗資料、多方案比選、局部問題細化、未來問題預測等優(yōu)點，是研究邊界條件復雜、三維性較強的問題的重要手段。物理模型的時間比尺受制于平面比尺與垂直比尺，平面比尺與垂直比尺一旦確定，模型的時間比尺也即基本確定。然而，物理模型受制于平面比尺與垂直比尺等先天條件的制約，長系列試驗時耗時較多，嚴重影響工期。

因此，提供一種可節(jié)省水庫模型試驗時間的模擬系統(tǒng)成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。而基于非恒定運動方程與水沙輸移基本規(guī)律如異重流、洪峰增值等理論成果，以及物理模型試驗觀測成果，建立水庫或河道準二維數(shù)學模型，可與水庫或河道物理模型試驗互為補充，在數(shù)學模型進行多年計算后，將地形數(shù)據(jù)鋪制于物理模型中，開展后續(xù)物理模型試驗，也可推薦運用方案開展物理模型試驗，有望節(jié)省水庫模型試驗時間。為此，急需提供一種基于數(shù)學模型與物理模型的水庫和/或河道沖淤模擬系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的其中一個目的是提出一種基于數(shù)學模型與物理模型的水庫和/或河道沖淤模擬系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術中物理模型試驗受制于平面比尺與垂直比尺等先天條件的制約，進行長系列試驗時耗時較多，嚴重影響工期的技術問題。本發(fā)明優(yōu)選技術方案所能產(chǎn)生的諸多技術效果詳見下文闡述。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術方案：

本發(fā)明基于數(shù)學模型與物理模型的水庫和/或河道沖淤模擬系統(tǒng)，包括數(shù)學模型單元和物理模型單元，所述數(shù)學模型單元與所述物理模型單元連接，其中，所述數(shù)學模型單元基于采集到的水庫和/或河道參數(shù)計算水庫和/或河道的地形數(shù)據(jù)，并且所述數(shù)學模型單元將計算結果傳輸給所述物理模型單元；所述物理模型單元基于接收到的所述數(shù)學模型單元的計算結果調(diào)控物理模型的進水量和/或加沙量。

根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述數(shù)學模型單元包括參數(shù)采集模塊、輸入模塊、計算模塊和輸出模塊，其中，所述參數(shù)采集模塊用于采集水庫和/或河道參數(shù)，所述輸入模塊與所述計算模塊連接，并且所述輸入模塊用于將采集的水庫和/或河道參數(shù)輸入所述計算模塊，所述計算模塊還與所述輸出模塊連接，所述計算模塊基于接收到的水庫和/或河道參數(shù)計算水庫和/或河道的地形數(shù)據(jù)，并將計算結果發(fā)送給所述輸出模塊。

根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述參數(shù)采集模塊用于采集水庫和/或河道的區(qū)域地形網(wǎng)格、糙率、入庫流量、含沙量和壩前水位中的一個或多個參數(shù)。

根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述計算模塊基于水庫和/或河道的參數(shù)，利用圣維南方程組計算出水庫和/或河道的地形數(shù)據(jù)，其中，水庫和/或河道的地形數(shù)據(jù)包括水庫和/或河道的沿程斷面流量、含沙量、河床沖淤變化和流速流場中的一個或多個數(shù)據(jù)。

根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述物理模型單元包括調(diào)控模塊和物理模型模塊，其中，所述調(diào)控模塊與所述數(shù)學模型單元的輸出模塊連接，所述調(diào)控模塊還與所述物理模型模塊連接，并且所述調(diào)控模塊用于接收所述輸出模塊輸出的所述數(shù)學模型單元的計算結果并基于所述計算結果調(diào)控所述物理模型模塊的進水量和/或加沙量。