[發明專利]一種分布式水沙模型考慮不同泥沙來源的泥沙動態粒徑計算方法

有效

• 申請號: 202011497050.7
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112580273B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 周祖昊;徐東坡;劉佳嘉;蔡靜雅;嚴子奇;王浩;賈仰文
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 于國強

1.一種分布式水沙模型考慮不同泥沙來源的泥沙動態粒徑計算方法，其特征在于：包括如下步驟，

S1、基于具有坡面、溝道和河道三級匯流結構的分布式水沙模型WEP-SED，采用初始泥沙粒徑對目標流域分別進行坡面、溝道環節和河道環節的產輸沙計算；

S2、結合S1中計算獲取的溝道環節產輸沙量的計算結果，分別根據進入溝道環節的坡面產沙量和泥沙粒徑以及溝道環節自身侵蝕產沙量和泥沙粒徑，計算溝道環節的坡面來沙和溝道環節產沙的泥沙顆粒數量，并以此作為權重，結合坡面產沙和溝道環節自身侵蝕產沙相應的泥沙粒徑，計算溝道環節出口的泥沙綜合粒徑；

S3、根據溝道環節出口的泥沙綜合粒徑，重新進行溝道環節的產輸沙計算；根據重新計算獲取的溝道環節的產輸沙量，再次計算溝道環節出口的泥沙綜合粒徑；利用最新獲取的溝道環節出口的泥沙綜合粒徑再次進行溝道環節產輸沙計算，如此反復，直到最后一次計算的溝道環節出口的泥沙綜合粒徑與前一次計算的溝道環節出口的泥沙綜合粒徑之間的差值小于第一預設偏差時為止，以此獲取溝道環節出口的最終產輸沙量和最終泥沙綜合粒徑；

S4、根據S1中坡面、河道環節產輸沙量的計算結果和初始泥沙粒徑以及S3中計算的溝道環節出口的最終產輸沙量和最終泥沙綜合粒徑，計算河道環節的坡面來沙顆粒數量、溝道環節來沙顆粒數量、上游河道來沙顆粒數量和當前河道產沙顆粒數量，并以此作為權重，結合其相應的泥沙粒徑，計算河道環節出口的泥沙綜合粒徑；

S5、根據河道環節出口的泥沙綜合粒徑，重新進行河道環節產輸沙量計算；根據重新計算獲取的河道環節產輸沙量，再次計算河道環節出口的泥沙綜合粒徑；利用最新獲取的河道環節出口的泥沙綜合粒徑再次進行河道環節產輸沙計算，如此反復，直到最后一次計算的河道環節出口泥沙綜合粒徑與前一次計算的河道環節出口的泥沙綜合粒徑之間的差值小于第二預設偏差時為止，以此獲取河道環節出口的最終產輸沙量和最終泥沙綜合粒徑；

S6、將S1、S3和S5計算獲取的坡面產輸沙、溝道環節出口的最終產輸沙量和最終泥沙綜合粒徑以及河道環節出口的最終產輸沙量和最終泥沙綜合粒徑作為模型的最終模擬結果進行統計輸出。

2.根據權利要求1所述的分布式水沙模型考慮不同泥沙來源的泥沙動態粒徑計算方法，其特征在于：

當溝道發生沖刷時，溝道環節出口的泥沙綜合粒徑計算公式為，

上式可進一步簡化為，

其中，Q_溝道表示當前溝道環節自身侵蝕產沙量，包含沖刷產沙量和重力侵蝕產沙量；Q_{坡面-溝道}為進入當前溝道的坡面沙量；D_坡面為坡面的泥沙粒徑；D_溝道綜合為溝道環節出口的泥沙綜合粒徑；

當溝道發生淤積時，溝道環節出口的泥沙綜合粒徑計算公式為，

其中，當前溝道的侵蝕量Q_溝道僅包含重力侵蝕產沙量。

3.根據權利要求1所述的分布式水沙模型考慮不同泥沙來源的泥沙動態粒徑計算方法，其特征在于：

當前河道上游來沙的綜合粒徑的計算公式為，

其中，Q_上游i表示當前河道第i個上游河道來沙量；D_{上游綜合i}為當前河道第i個上游河道來沙的綜合粒徑；若無上游河道，則D_上游綜合為0；

當河道發生沖刷時，河道環節出口的泥沙綜合粒徑計算公式為，

其中，D_河道綜合為河道環節出口的泥沙綜合粒徑，Q_{坡面-河道}為進入當前河道的坡面沙量；Q_{溝道-河道}表示進入到當前河道的溝道來沙量；Q_上游表示當前河道的上游河道來沙量；Q_河道沖刺為當前河道的沖刷量；D_坡面為坡面的泥沙粒徑；D_溝道綜合為溝道環節出口的泥沙綜合粒徑；D_上游綜合為上游河道來沙綜合粒徑；D_河道表示當前河道環節出口的泥沙粒徑，迭代時則為上一次計算的河道環節出口的泥沙粒徑；

當河道發生淤積時，河道環節出口的泥沙綜合粒徑計算公式為，