[發明專利]一種計算水庫回水范圍的方法

在審

• 申請號: 202111396090.7
• 申請日: 2021-11-23
• 公開（公告）號: CN114169047A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 紀國良;周曼;胡挺;劉濤;肖揚帆;胡騰騰;張松;時玉龍;王飛龍;譚政宇;郭率
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 焦磊

1.一種計算水庫回水范圍的方法，其特征在于：它包括以下步驟，

步驟1：收集水庫所在河網的結構、河網內干支流的斷面地形資料、上游流量入口位置、支流到干流的匯入口位置、以及場次洪水中干支流上游入口流量過程和水庫壩前運用水位過程；

步驟2：根據圣維南方程組原理，運用普列斯曼四點差分格式離散方程，開發適用于當前河網結構的一維洪水演進模型；

步驟3：根據場次洪水中實際壩前運用水位情況，將水位過程中每個水位值減小一個固定值，河網中各入口流量不變，運用上述洪水演進模型，為水庫計算一組虛擬水面線變化過程；

步驟4：根據場次洪水過程數據，選擇庫區最高水面線和對應的時刻，與同一時刻的虛擬水面線進行比較，二者水位差值小于一個給定的ξ(ξ0，具體值因水庫不同有所差別)的位置即為該場次洪水的回水末端，自壩址至回水末端的區間為回水影響范圍。

2.根據權利要求1所述的一種計算水庫回水范圍的方法，其特征在于：所述步驟2還包括：

步驟2.1：根據普列斯曼四點差分格式，將圣維南方程組中的微分使用微商代替，形成離散的非線性方程組，采用泰勒公式對非線性項進行展開使其線性化；

步驟2.2：根據河網結構，構建線性方程組的系數矩陣并運用壓縮格式存儲，為方程組選擇LU直接法求解器。

3.根據權利要求1所述的一種計算水庫回水范圍的方法，其特征在于：所述步驟3還包括：

步驟3.1：水位過程包含一段時間內的水位系列測量值，水位過程中每個水位值統一減去5m，保持河網中干流和各支流的入口流量數值不變，形成虛擬的水庫運行條件，為計算虛擬水面線做好數據準備；

步驟3.2：基于步驟2中開發的洪水演進模型，以河網中干流和支流入口流量為上邊界條件，壩前虛擬水位為下邊界條件，代入模型中計算場次洪水過程時間段內的虛擬水面線。

4.根據權利要求1所述的一種計算水庫回水范圍的方法，其特征在于：所述步驟4還包括：

步驟4.1：繪制場次洪水過程中庫區水面線的變化過程，選擇出最高的水面線并記錄其發生的時刻；

步驟4.2：在計算的虛擬水面線中，選擇同一時刻的水面線與實際水面線進行比較，沿著壩址至庫尾的方向，實際水面線與虛擬水面線在同一位置的水位高程差會逐漸減小，選取水位高程差小于給定的ξ作為該場次洪水的回水末端，即水庫回水影響消失的位置。

5.根據權利要求1所述的一種計算水庫回水范圍的方法，其特征在于：步驟1中，水庫所在河網的結構、河網內干支流的斷面地形資料、上游流量入口位置、支流到干流的匯入口位置需要收集最新的測量數據，場次洪水中干支流上游入口流量過程和水庫壩前運用水位過程中的數據收集密度最低為小時級，且必須屬于同一時間段。

6.根據權利要求1所述的一種計算水庫回水范圍的方法，其特征在于：步驟2中，選取的LU直接法求解器需要能適應線性方程組系數矩陣的壓縮存儲格式。

7.根據權利要求1所述的一種計算水庫回水范圍的方法，其特征在于：在步驟3中，構造虛擬水位時，在實際水位的基礎上減去的值不宜過小，應留充分的空間使差值ξ能夠在庫尾體現出來。

8.根據權利要求1所述的一種計算水庫回水范圍的方法，其特征在于：步驟4中，ξ的取值范圍為0≤ξ≤0.3。