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    重庆时时彩360开奖号码: 水库下游两级分汊河道汊河分流比变化的预测方法.pdf

    关 键 词:
    水库 下游 两级 河道 分流 变化 预测 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201610969366.9

    申请日:

    2016.10.26

    公开号:

    CN106372375A

    公开日:

    2017.02.01

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G06F 17/50申请日:20161026|||公开
    IPC分类号: G06F17/50; G06Q10/04(2012.01)I; G06Q50/06(2012.01)I 主分类号: G06F17/50
    申请人: 武汉大学
    发明人: 张为; 韩剑桥; 熊小元; 余新明
    地址: 430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学
    优先权:
    专利代理机构: 武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 42222 代理人: 肖珍
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610969366.9

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.03.01|||2017.02.01

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供一种水库下游两级分汊河道汊河分流比变化的预测方法,包括如下步骤:建立平面二维水流数学模型并进行参数率定及验证;将目标河段最枯流量至最大流量的流量范围等距划分成多个流量级,统计各流量级下两汊河的分流比;分别绘制两汊河的分流比随流量的变化图并进行线性拟合得到斜率和截距;根据斜率和截距的取值定义汊河类型;预测汊河分流比的变化趋势为主消支长或是主长支消。本发明根据汊河分流比与流量的动态变化指标,将两级分汊河道的汊河划分为洪水倾向汊河和枯水倾向汊河,将汊河分流比与水动力学条件动态联系起来,并根据水库下游的水文变化特点,对分汊河道的汊河分流比变化进行准确预测,更有利于航路的规划设计。

    权利要求书

    1.一种水库下游两级分汊河道汊河分流比变化的预测方法,其特征在于,包括以下步
    骤:
    步骤1,将目标河段网格化,建立平面二维水流数学模型并进行参数率定及验证,
    所述平面二维水流数学模型根据目标河道最新实测地形及水文资料进行参数率定及
    验证;
    步骤2,将目标河段最枯流量至最大流量的流量范围等距划分成多个流量级,采用平面
    二维水流数学模型计算各流量级下通过两条汊河的流量,然后统计各流量级下汊河1、汊河
    2的分流比;
    步骤3,分别绘制汊河1、汊河2的分流比随流量的变化图并进行线性拟合,得到
    与汊河1对应的线性方程的斜率k1、截距b1,和
    与汊河2对应的线性方程的斜率k2、截距b2;
    步骤4,根据斜率k1、k2和截距b1、b2的取值定义汊河类型,
    若k1>0或k2<0,则定义汊河1为洪水倾向汊河、汊河2为枯水倾向汊河;
    若k1<0或k2>0,则定义汊河1为洪水倾向汊河、汊河2为枯水倾向汊河;
    若k1=0,且b1>= b2,则定义汊河1为洪水倾向汊河,汊河2为枯水倾向汊河;
    若k1=0,且b1<b2,则定义汊河1为枯水倾向汊河,汊河2为洪水倾向汊河;
    步骤5,根据汊河1、汊河2的主汊或支汊类型,结合步骤4确定的汊河1、汊河2的洪水倾
    向汊河或枯水倾向汊河类型,建立主汊、支汊与枯水倾向汊河、洪水倾向汊河的对应关系,
    以此预测汊河分流比的变化趋势为主消支长或是主长支消 ,
    若所建立的对应关系为主汊-枯水倾向汊河、支汊-洪水倾向汊河,则预测汊河分流比
    的变化趋势为主消支长;
    若所建立的对应关系为主汊-洪水倾向汊河、支汊-枯水倾向汊河,则预测汊河分流比
    的变化趋势为主长支消。

    说明书

    水库下游两级分汊河道汊河分流比变化的预测方法

    技术领域

    本发明涉及水利水运工程技术领域,提出了一种水库下游两级分汊河道汊河分流
    比变化的预测方法,从而使汊河分流比与其发展的水动力学条件、水文过程相联系,有利于
    分汊河道的航路规划。

    背景技术

    分汊河道水流分股输移,各汊河分流比例此消彼长,周期变化频繁,不利于防洪安
    全及航槽稳固,分汊河道的汊河分流比预测,对于航道规划建设意义重大。已有研究根据汊
    河中枯水分流比的大小将汊河分为主汊与支汊,不能反映出汊河分流比随水动力变化的演
    变特点,从而使分汊河道分流比预测易出现偏差,如三峡水库蓄水后坝下游分汊河道在相
    同水沙条件下出现主长支消、主消支长两种不同变化特点,现有分流比预测方法对该现象
    无法解释。汊河的尺度与进入其中的水量成正比,进入水量越多,汊河的生命力愈强,反之
    汊河生命衰退甚至死亡。分汊河型之所以保持稳定,就在于不同流量下汊河分流比动态变
    化,各汊进入的水量相对平衡,之所以产生这样的现象,是因为分汊进口段水流动力轴线在
    不同流量下存在摆动现象,低水时水流归槽,主流流路与枯水河槽基本一致,大流量下水流
    动量增大,水流流路趋直、曲率半径增大,分流区内沿横断面的流速分布发生变化,主流偏
    离枯水河槽,使较多水量进入另外的汊河,促使其发展,各个汊道间的分流比重新分配。因
    此,水动力横向分布是决定汊河发展的关键因素,若要对分汊河道的分流比变化趋势准确
    把握,需选取动态指标,将汊河分流比与水动力条件的横向分布、水文过程变化相联系。

    发明内容

    本发明提供一种水库下游两级分汊河道汊河分流比变化的预测方法,根据分汊河
    道分流比在不同流量下的变化规律,借助河道平面二维水流数学模型,划分能够反映水流
    动力动态变化的汊河类型,并依据水库下游的水文过程特点准确预测汊河分流比变化。

    一种水库下游两级分汊河道汊河分流比变化的预测方法,包括以下步骤:

    步骤1,将目标河段网格化,建立平面二维水流数学模型并进行参数率定及验证,

    所述平面二维水流数学模型根据目标河道最新实测地形及水文资料进行参数率
    定及验证;

    步骤2,将目标河段最枯流量至最大流量的流量范围等距划分成多个流量级,采用
    平面二维水流数学模型计算各流量级下通过两条汊河的流量,然后统计各流量级下汊河1、
    汊河2的分流比;

    步骤3,分别绘制汊河1、汊河2的分流比随流量的变化图并进行线性拟合,得到

    与汊河1对应的线性方程的斜率k1、截距b1,和

    与汊河2对应的线性方程的斜率k2、截距b2;

    步骤4,根据斜率k1、k2和截距b1、b2的取值定义汊河类型,

    若k1>0或k2<0,则定义汊河1为洪水倾向汊河、汊河2为枯水倾向汊河;

    若k1<0或k2>0,则定义汊河1为洪水倾向汊河、汊河2为枯水倾向汊河;

    若k1=0,且b1>=b2,则定义汊河1为洪水倾向汊河,汊河2为枯水倾向汊河;

    若k1=0,且b1<b2,则定义汊河1为枯水倾向汊河,汊河2为洪水倾向汊河;

    步骤5,根据汊河1、汊河2的主汊或支汊类型,结合步骤4确定的汊河1、汊河2的洪
    水倾向汊河或枯水倾向汊河类型,建立主汊、支汊与枯水倾向汊河、洪水倾向汊河的对应关
    系,以此预测汊河分流比的变化趋势为主消支长或是主长支消,

    若所建立的对应关系为主汊-枯水倾向汊河、支汊-洪水倾向汊河,则预测汊河分
    流比的变化趋势为主消支长;

    若所建立的对应关系为主汊-洪水倾向汊河、支汊-枯水倾向汊河,则预测汊河分
    流比的变化趋势为主长支消。

    与现有方法相比,本发明根据汊河分流比与流量的动态变化指标,将分汊河道(两
    级)的两条汊河划分为洪水倾向汊河和枯水倾向汊河,指明了不同类型汊河发展的水动力
    学条件,将汊河分流比与水动力学条件动态联系起来,并根据水库下游的水文变化特点,对
    分汊河道的汊河分流比变化进行准确预测,更有利于航路的规划设计。

    附图说明

    图1为本发明实施例中的分汊河道汊河分流比变化的预测方法生成流程示意图;

    图2为本发明实施例中的分汊河道示意及汊河编号图;

    图3为本发明实施例中汊河1分流比随流量变化图;

    图4为本发明实施例中汊河2分流比随流量变化图。

    具体实施方式

    以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。

    本发明提供一种水库下游两级分汊河道汊河分流比变化的预测方法,包括以下步
    骤:

    (1)分汊河道的分汊级数确定,检验本发明适用条件:根据汊河数量,对分汊级数
    进行确定,具体做法是,搜集枯水期的河道平面形态资料,确定汊河数量N,若N大于2或小于
    2,为多级分汊或单一河道,本方法不适用,当N等于2时,本发明适用,将汊河编号为1和2。

    (2)建立目标河段内的平面二维水流数学模型。将研究区域河道网格化,建立平面
    二维水流数学模型,并根据河段内最新实测地形及水文资料,对数学模型进行参数率定,使
    其能够反映河段内当前的水流运动特点。

    (3)不同流量下的分流比确定。a.在目标河段实测最枯流量Qmin及最大流量Qmax范围
    之间内等距划分为M个流量级,计算公式为
    b.采用数学模型计算每个流量级下通过两条汊河的流量,统计两条汊河的分流比η1m、η2m。

    (4)基于水流动力的汊河类型划分。由于汊河的尺度与进入其中的水量成正比,进
    入水量越多,汊河的生命力愈强。因此选取动态指标,将分流比变化与不同流量下的水流动
    力联系起来,具体是,绘制分流比随流量的变化图,并做线性拟合η1m=k1Qm+b1,η2m=k2Qm+
    b2,其中k1与k2为线性拟合公式的斜率、b1、b2为截距,由于η1m+η2m=1,η1m、η2m呈负相关关系,
    因此,k1与k2的正负号相反。汊河类型划分存在以下4种情况:若k1>0,则定义汊河1为洪水倾
    向汊河,汊河2为枯水倾向汊河;若k1<0,则定义汊河1为枯水倾向汊河,汊河2为枯水倾向汊
    河;若k1=0,且b1>=b2,则定义汊河1为洪水倾向汊河,汊河2为枯水倾向汊河;若k1=0,且b1
    <b2,则定义汊河1为枯水倾向汊河,汊河2为洪水倾向汊河。

    (5)汊河分流比变化预测。建立分汊河道主汊、支汊与枯水倾向汊河、洪水倾向汊
    河的对应关系,则存在两种情况:“主汊-枯水倾向汊河,支汊-洪水倾向汊河”、“主汊-洪水
    倾向汊河,支汊-枯水倾向汊河”,根据已有研究成果,洪水流量下水流动力轴线偏向“洪水
    倾向汊河”,促使其发展,相反,中枯水流量下水流动力促使“枯水倾向汊河”发展,水库下游
    的水文过程表现为洪水流量消减、中枯水流量出现时间增加的特点,促使枯水倾向汊河发
    展的流量级作用时间更长,导致其分流比增加。据此可判别水库下游分汊河道的汊河分流
    比的趋势为“主消支长”或是“主长支消”。

    参见图1,本发明实施例是某水库下游的分汊河道,结合水文地形、水动力资料按
    照以下步骤对汊河分流比变化进行预测:

    根据中枯水期的水流分股输移情况,确定分汊河道的汊河数量N,若N大于2或小于
    2,为多级分汊或单一河道,本方法不适用,当N等于2时,本发明适用,并将汊河按顺序编号。
    根据水文地形资料,实施例河段内N=2,满足本发明的应用条件,将左、右侧汊河分别编号
    为1、2,见附图2。

    对目标河段进行平面矩形网格剖分,网格横断面个数300,断面节点数为100,建立
    平面二维水流数学模型,地形采用最新地形,依据实测水文资料,对模型参数进行了率定,
    且验证效果良好,可反映河道内的水流运动特点。

    不同流量下的分流比确定。在目标河段实测最枯流量Qmin及最大流量Qmax范围之间
    内等距划分为M个流量级,计算公式为目标
    河段实测最枯流量Qmin及最大流量Qmax分别为8000m3/s、58000m3/s,等距划分为6个流量级,
    即M=6。采用平面二维水流数学模型计算每个流量级下通过两条汊河的流量,统计两条汊
    河的分流比η1m、η2m。

    基于水流动力的汊河类型划分?;嬷屏教蹉夂臃至鞅人媪髁康谋浠?,并做线性
    拟合η1m=k1Qm+b1,η2m=k2Qm+b2,其中k1、k2为线性拟合公式的斜率、b1、b2为截距,由于η1m+η2m
    =1,η1m、η2m呈负相关关系,因此,k1与k2的正负号相反。汊河类型划分存在以下4种情况:

    若k1>0,则定义汊河1为洪水倾向汊河,汊河2为枯水倾向汊河;

    若k1<0,则定义汊河1为枯水倾向汊河,汊河2为枯水倾向汊河;

    若k1=0,且b1>=b2,则定义汊河1为洪水倾向汊河,汊河2为枯水倾向汊河;

    若k1=0,且b1<b2,则定义汊河1为枯水倾向汊河,汊河2为洪水倾向汊河。

    目标河段绘制的分流比~流量关系图见附图3、附图4,目标河段k1>0(k1=
    0.0005),因此,汊河1为洪水倾向汊河,汊河2为枯水倾向汊河。

    汊河分流比变化预测。根据实测资料统计,汊河1、汊河2分别为支汊、主汊,可建立
    “主汊-枯水倾向汊河;支汊-洪水倾向汊河”的对应关系,据此可判断水库影响下目标河段
    的分流比变化趋势为主消支长。

    本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领
    域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替
    代,并不会偏离本发明的精神或者超过所附权利要求书所定义的范围。

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