[發明專利]一種高含沙洪水后河段河床形態調整預測模型的構建方法

有效

• 申請號: 202110710177.0
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113361130B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 李潔;褚明浩
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/13;G06F17/10;E02B1/02;G06F111/10
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王曉東

本發明公開了一種高含沙洪水后河段河床形態調整預測模型的構建方法，包括：獲取出現高含沙洪水年份信息以及收集河段發生高含沙洪水年份的實測地形資料和水文站的水文資料；并利用河段平均策略，計算高含沙洪水前、后河段的平灘河寬、水深及面積，構建無量綱化參數，分析計算得到的高含沙洪水后河床形態特征參數與平均輸沙率及高含沙洪水前河床形態特征參數的相關關系，構建高含沙洪水后河段河床形態調整的預測模型。本發明用無量綱化參數來定量描述高含沙洪水過程中河床形態的變化特點，彌補了以往統計分析采用特定斷面及單一參數分析的缺陷，建立預測模型可較好地預測洪水后河床形態的調整趨勢，對防洪及河道治理具有重要意義。

技術領域

本發明涉及水利水電工程技術領域，尤其涉及一種高含沙洪水后河段河床形態調整預測模型的構建方法。

背景技術

近年來，高含沙洪水對河床形態的調整是多沙河流研究的一個重要方面，其力學機制復雜，影響因素眾多，調整規律難以掌握。目前對于高含沙洪水在動力學機制上認識仍然不足，洪水后河床形態的調整缺乏定量研究和預測，故需要研究高含沙洪水后河床形態變化的調整特點。

國內外關于高含沙洪水后河床形態調整的研究方法主要分為三大類：第一類是采用河工模型試驗；第二類數學模型計算；第三類是實測資料分析。河工模型試驗雖然能直觀地顯示高含沙洪水后河床形態的調整，但需要耗費大量的人力和物力且難以完全符合實際河流。數學模型方法能快速模擬高含沙洪水過程中河床形態的變化，但模型中糙率、挾沙力及恢復飽和系數的確定對結果影響較大，缺乏統一準確的計算方法。目前以實測資料分析為基礎的統計方法仍被廣泛應用于河床形態調整的研究中，但關于高含沙洪水過程中河床形態調整的分析與預測，仍局限在特定斷面及單一參數的變化，未考慮高含沙洪水后河段整體形態調整。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述現有存在的問題，提出了本發明。

因此，本發明解決的技術問題是：目前以實測資料分析為基礎的統計方法關于高含沙洪水過程中河床形態調整的分析與預測，仍局限在特定斷面及單一參數的變化，未考慮高含沙洪水后河段整體形態調整。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：獲取出現高含沙洪水年份信息，以及收集河段發生高含沙洪水年份的實測地形資料和水文站的水文資料；根據所述實測地形資料提取各淤積斷面高含沙洪水前及高含沙洪水后的平灘河寬、水深及面積，并利用河段平均策略，計算高含沙洪水前、后河段的平灘河寬、水深及面積的平均值；利用所述平均值構建無量綱化參數，并將構建的無量綱化參數作為高含沙洪水后及高含沙洪水前的河段河床形態特征參數；分析計算得到的高含沙洪水后河床形態特征參數與平均輸沙率及高含沙洪水前河床形態特征參數的相關關系，構建高含沙洪水后河段河床形態調整的預測模型。

作為本發明所述的高含沙洪水后河段河床形態調整預測模型的構建方法的一種優選方案，其中：所述高含沙洪水包括水文站最大日平均懸移質含沙量超過300kg/m³的洪水，判斷所述水文站最大日平均懸移質含沙量是否超過300kg/m³。

作為本發明所述的高含沙洪水后河段河床形態調整預測模型的構建方法的一種優選方案，其中：所述實測地形資料包括發生高含沙洪水年份所有淤積觀測斷面的汛前、汛后實測地形資料，所述水文資料包括水文站日均流量及含沙量。

作為本發明所述的高含沙洪水后河段河床形態調整預測模型的構建方法的一種優選方案，其中：所述高含沙洪水前河段平均的平灘河寬、水深及面積的計算公式為：