[發(fā)明專利]一種含植被河道灘地糙率系數(shù)的測算方法

在審

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• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114896552A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳正兵;陳前海;何勇;侯衛(wèi)國;江磊;唐金武;望思強;樊詠陽;余康;郭大衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

1.一種含植被河道灘地糙率系數(shù)的測算方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：測算灘地植被的特征，包括植被類型、植被特征長度d、單位面積植被數(shù)量N、植被密度a、植被高度h_c；

S2：測算不含植被的灘地糙率系數(shù)n₀；

S3：建立含植被的河道灘地水流動力平衡方程，推求適用含灘地河道植被糙率系數(shù)的計算公式；

S4：判斷植被水流狀態(tài)，測算灘地水深H，結(jié)合植被高度h_c，判斷植被淹沒狀態(tài)；

S5：根據(jù)植被淹沒狀態(tài)，利用步驟S3得到的計算公式計算含植被的河道灘地糙率系數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含植被河道灘地糙率系數(shù)的測算方法，其特征在于：所述步驟S1中，所述植被密度a為單位體積內(nèi)垂直水流方向的植被投影面積，由如下公式計算而得：

a＝Nd

式中，N為單位面積對應(yīng)的植被數(shù)量，d為植被特征長度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含植被河道灘地糙率系數(shù)的測算方法，其特征在于：所述步驟S1中，若植被莖干為圓形，則植被特征長度d為莖干的直徑；若植被莖干為其他形狀，則植被特征長度d為垂直水流方向的寬度；所述植被高度h_c為灘面以上植被實際高度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的含植被河道灘地糙率系數(shù)的測算方法，其特征在于：所述步驟S2中，不含植被的灘地糙率系數(shù)n₀通過查詢水力計算手冊得到。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含植被河道灘地糙率系數(shù)的測算方法，其特征在于：所述步驟S3中，含植被的河道灘地水流動力平衡方程為：

式中，U為灘地植被水流的垂向平均流速；U₁為植被層水流的垂向平均流速；植被為淹沒狀態(tài)時，U₁U；植被為非淹沒狀態(tài)時，U₁＝U；a為植被密度；h為水面以下灘地植被高度；H為灘地水深；非淹沒植被水流時，h＝H；g為重力加速度；f為達西-魏斯巴赫系數(shù)；S₀為水面比降；C_D為植被拖曳力系數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的含植被河道灘地糙率系數(shù)的測算方法，其特征在于：所述步驟S3中，灘地植被水流的水面比降S₀和達西-魏斯巴赫系數(shù)f，由如下公式計算而得：

f＝8g/C²

C＝R^1/6/n₀

式中，n為含植被的灘地糙率系數(shù)；R為水力半徑，可用灘地水深H表示；S₀為水面比降；g為重力加速度；C為謝才系數(shù)；n₀為不含植被的灘地糙率系數(shù)；

將含植被的河道灘地水流動力平衡方程與上述公式結(jié)合，得到含植被的河道灘地糙率系數(shù)n的計算公式：

式中，C_D為植被拖曳力系數(shù)；a為植被密度；h為水面以下灘地植被高度；H為灘地水深；U為灘地植被水流的垂向平均流速；U₁為植被層水流的垂向平均流速；g為重力加速度；n₀為不含植被的灘地糙率系數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含植被河道灘地糙率系數(shù)的測算方法，其特征在于：所述步驟S4中，灘地水深H通過現(xiàn)場測量確定，或者通過已有的灘地地形資料和實測的灘地水位計算確定；根據(jù)植被高度h_c和灘地水深H的比較，判斷植被淹沒狀態(tài)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的含植被河道灘地糙率系數(shù)的測算方法，其特征在于：所述步驟S4中，當(dāng)灘地水深H植被高度h_c，水流屬于非淹沒植被水流；當(dāng)灘地水深H植被高度h_c，水流屬于淹沒植被水流。