[發明專利]一種結冰水庫回水區冰塞反演及預測方法

有效

• 申請號: 202110831751.8
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113569452B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 脫友才;鄧云
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06Q10/04;G06Q50/26;G06F119/08
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 李蜜

1.一種結冰水庫回水區冰塞反演及預測方法，其特征在于，以結冰水庫水域為研究對象，將其沿水流方向和寬度方向劃分為若干三角形單元體，按照以下步驟對結冰水庫回水區冰塞反演及預測：

S1給定水庫邊界條件以及水庫初始水力、水溫分布、冰場和堆冰頭部位置條件；

S2利用水動力模塊和熱力模塊獲取當前時刻的水庫回水區水力、水溫以及水內懸浮顆粒冰濃度分布；

S3遍歷水庫，識別流速和水溫與前一時刻相比，是否發生變化，若已發生變化，更新岸冰邊界，然后進入步驟S4；否則直接進入步驟S4；

S4利用表面冰模塊獲取當前時刻的水庫回水區表面冰壓力、表面冰濃度和表面冰厚度分布；

S5遍歷水庫，判斷水庫表面各單元體節點的表面冰濃度是否大于設定的最大冰濃度，若是，表明表面冰發生機械增厚，修正表面冰厚度，然后進入步驟S6；若不是，則直接進入步驟S6；

S6遍歷水庫，利用顆粒冰堆積層輸冰能力模型對存在表面冰的單元體節點下水流強度所能支撐的顆粒冰堆積層輸移能力進行計算；

S7遍歷水庫，利用顆粒冰堆積層輸移模型以及顆粒冰堆積層厚度變化模型，分別獲得當前時刻的顆粒冰堆積層的冰流量和顆粒冰堆積層厚度分布；

S8在當前時刻基礎上，增加時間步長；若增加后的時間不大于設定時間，返回步驟S2；若增加后的時間大于設定時間，當前程序結束，得到水庫的水力、水溫以及冰場分布情況。

2.根據權利要求1所述的結冰水庫回水區冰塞反演及預測方法，其特征在于，所述水動力模塊包括建立沿水庫深度平均的平面二維連續模型和動量模型；

所述連續模型為：

所述動量模型為：

式中：x、y和t分別為空間和時間變量；q_x、q_y分別為單寬流量沿x、y方向的分量；ε_ij是渦粘系數；τ_s、τ_b分別為水流與冰面和水流與河床的切應力；H為總水深；H_t為表面冰或顆粒冰堆積層下的水深；η為水面高程；t′_ice為淹沒冰厚，t′_ice＝ρ_ice/ρ·t_ice，t_ice為表面冰厚度t_s與顆粒冰堆積層厚度h_f的之和，ρ、ρ_ice分別為水和冰的密度；N為表面冰濃度。