[發明專利]一種含植被河道灘地糙率系數的測算方法

在審

• 申請號: 202210386322.9
• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114896552A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 陳正兵;陳前海;何勇;侯衛國;江磊;唐金武;望思強;樊詠陽;余康;郭大衛
• 申請（專利權）人: 長江勘測規劃設計研究有限責任公司
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

本發明公開了一種含植被河道灘地糙率系數的測算方法，該方法包括如下步驟：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的計算公式；S4：判斷植被水流狀態，測算灘地水深H，結合植被高度h_c，判斷植被淹沒狀態；S5：根據植被淹沒狀態，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。本發明能夠快速測算含植被的河道灘地糙率系數，且測算精度較高，可適用各種類型植被和各種水流狀態的灘地糙率系數測算，避免了現有方法適用范圍窄、適用情況單一的限制。

技術領域

本發明涉及水利工程的技術領域，具體涉及一種含植被河道灘地糙率系數的測算方法。

背景技術

糙率系數是一個綜合反映河道粗糙程度的系數，一般用曼寧系數表示。糙率系數在水利工程、水運工程等領域應用廣泛，是河道內水位—流量關系分析、水面線計算、水動力及河床變形模擬所需的重要參數。近年來，隨著大江大河上游水利水電樞紐工程投入運行，樞紐下游平原河道中低水頻率增多，大水頻率減少，河道灘地上各類植被生成茂盛。同時，隨著河流生態治理要求的提升，蘆葦、灌木和喬木等植被也越來越多地用于河道灘地生態治理中。植被在改善河岸生態環境的同時，對水流阻力有多大影響，特別是對大洪水的影響是一個值得關注的科學問題。

目前，已有一些含植被的河道灘地糙率系數計算方法，但總體而言計算過程較為復雜，計算參數較多，參數獲取難度大，計算方法適用范圍較窄，如何簡便快捷、科學合理地測算含植被的河道灘地糙率系數成為一個亟需解決的技術難題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述背景技術的不足，提供一種含植被河道灘地糙率系數的測算方法，該方法能夠方便快速的測算含植被河道灘地的糙率系數，且測算精度較高。

為實現上述目的，本發明所設計的一種含植被河道灘地糙率系數的測算方法，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的計算公式；

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

S5：根據植被淹沒狀態，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。

上述技術方案中，所述步驟S1中，植被類型一般分為草木、灌木和喬木。

上述技術方案中，所述步驟S1中，所述植被密度a為單位體積內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為單位面積對應的植被數量，d為植被特征長度。

上述技術方案中，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。

上述技術方案中，所述步驟S2中，不含植被的灘地糙率系數n₀通過查詢水力計算手冊得到，或者借鑒相關工程經驗得到。

上述技術方案中，所述步驟S3中，含植被的河道灘地水流動力平衡方程為：