[发明专利]一种梯级水库群连续溃决洪水模拟方法

权利要求书

1.一种梯级水库群连续溃决洪水模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用地表径流漫流模型提取GIS环境下基于数字高程模型的河网信息；

S2、采用圣维南方程和马斯京根方程对河道内洪水进行演进计算，具体为：

利用马斯京根方程将上游水库的溃坝出库流量过程演算到下游水库，再在假设下游水库不溃坝的前提下对下游水库进行调洪演算；当下游水库水位到达坝顶前，按照其泄流能力曲线计算出流过程；当下游水库水位到达和超过坝顶后，其泄流能力按照泄洪建筑物最大下泄能力加上坝顶堰流的方式计算，最终计算得到下游水库坝址处的水位过程线；将上游水库的溃坝出库流量过程作为圣维南方程的上游边界条件，将河段下游水库的坝址水位过程和河段下游水库坝址处的流量-水位关系作为圣维南方程的下游边界条件，利用圣维南方程进行洪水演进；

S3、根据步骤S2洪水演进得到的各断面水位过程，比较水位与对应断面的河道边坡高程，并沿步骤S1提出的地形方向进行河道外滞洪和行洪；

S4、当洪水演进到水库时，对水库进行调洪演算，直至洪水过程结束；

S5、将溃坝出流全过程作为大坝下游河段入流洪水，返回步骤S2，进行下一梯级的洪水演进。

2.如权利要求1所述的梯级水库群连续溃决洪水模拟方法，其特征在于，所述步骤S2中采用的圣维南方程具体为：

其中，Q为坝址处的下泄流量，A为有效过水断面面积，A₀为非河槽蓄水的断面面积，x为顺水流方向的距离，t为时间，q为沿河道单位距离的侧向入流或出流，g为重力加速度，S_f为摩阻比降，S_e为局部损失，h为水面高程。

3.如权利要求2所述的梯级水库群连续溃决洪水模拟方法，其特征在于，所述步骤S2中采用的马斯京根方程具体为：

Q₂＝C₀I₂+C₁I₁+C₂Q₁

其中，Q₁、Q₂分别为计算时段始、末的河段出流量，C₀、C₁、C₂分别为流量演算系数，I₁、I₂分别为计算时段始、末的河段入流量。

4.如权利要求1所述的梯级水库群连续溃决洪水模拟方法，其特征在于，所述步骤S3根据步骤S2洪水演进得到的各断面水位过程，比较水位与对应断面的河道边坡高程，并沿步骤S1提出的地形方向进行河道外滞洪和行洪具体为：

根据步骤S2洪水演进得到的各断面水位过程，比较水位与对应断面的河道边坡高程；当水位达到或超过河道边坡的高程时，超出部分水量进入边坡另一侧的谷地中，并沿步骤S1提出的地形方向行洪；将最终行洪方向流向流域外的这部分水量作为河道外滞洪，将最终行洪方向流回主河道的这部分水量作为河道外行洪。

5.如权利要求4所述的梯级水库群连续溃决洪水模拟方法，其特征在于，所述步骤S4当洪水演进到水库时，对水库进行调洪演算，直至洪水过程结束具体包括以下分步骤：

S41、根据水位库容曲线和泄洪建筑物类型、尺寸，计算和绘制水库的蓄泄曲线；

S42、分析调洪开始时的起始条件，即起调水位和与之相应的库容、下泄流量；

S43、从调洪开始，分别计算各时段末的q₂,V₂，直到调度期末，得到下泄流量过程，及水库坝址水位过程；

S44、当水位达到坝顶时发生溃坝，计算最大溃坝流量，直至下泄流量等于入库流量时洪水过程结束。