[发明专利]一种河道动态输沙水量计算方法与系统

说明书

本发明提供了一种河道动态输沙水量计算方法与系统，其方法包括：收集基础资，计算出实测流量条件下对应的河道断面平均水深；拟合出河道平均水深与流量的幂函数关系式，结合预设公式，推导出河道瞬时输沙能力表达式，定义引入流量过程不均匀系数，推导出河道动态输沙能力计算方法，取河道冲淤近于冲淤平衡的年份的实测资料，率定出河道动态输沙能力计算方法中的参数；建立河道来沙量、动态输沙能力与河道冲淤量的关系，获得河道动态输沙水量的计算方法；通过统计基础资料，分析河道流量过程不均匀系数φ变化规律及冲淤参数λ，得到河道动态输沙水量的计算方法。该方法步骤简明、成果可靠、计算方便、易于操作。

技术领域

本发明涉及工程泥沙技术领域，特别涉及一种河道动态输沙水量计算方法与系统。

背景技术

黄河干流全长5464km，分为上游、中游和下游，自河源至内蒙古托克托县河口镇为黄河上游，河口镇至河南郑州桃花峪为黄河中游，桃花峪以下至入海口为黄河下游。黄河上游是黄河主要水源地，黄河中游是黄河主要产沙区，黄河下游是黄河防洪治理的重点河段。

研究黄河下游河道输沙水量对黄河下游治理具有重要意义，是构建黄河下游高效输沙通道，保障黄河下游河道不淤积的关键。黄河下游河道不同河段河道特性有着明显的差异，不同特性河段的其输沙水量有着较大的差异，以往成果中缺乏研究河道断面形态特征对河道输沙水量的影响。

为了解决以上问题，本发明根据实测资料与理论相结合，深入分析了河槽平均水深与流量之间的关系，建立了一种河道动态输沙水量的计算方法与系统。该方法可普适推求道动态输沙能力，步骤简明、成果可靠、计算简便、易于操作，是一种易于为基层科技工作者掌握和使用的简便方法。

发明内容

本发明提供的一种河道动态输沙水量的计算方法与系统，

本发明提供一种河道动态输沙水量计算方法，包括：

步骤1：收集与河道相关的基础资料；

步骤2：根据基础资料，计算实测流量条件下对应的河道断面平均水深；

步骤3：拟合所述河道断面平均水深与河道流量的第一关系式，并结合预设公式，获取河道瞬时输沙能力表达式；

定义引入流量过程不均匀系数φ以及冲淤参数λ，并基于所述河道瞬时输沙能力表达式获取河道动态输沙能力计算方法；

同时，获取河道冲淤平衡相关的实测资料，并基于所述实测资料，确定河道动态输沙能力计算方法中的需要参数流量过程不均匀系数φ及冲淤参数λ；

步骤4：建立河道来沙量、动态输沙能力与河道冲淤量的关联关系；

步骤5：基于所述基础资料，确定所述流量过程不均匀系数φ以及冲淤参数λ的变化规律，并基于所述变化规律、关联关系以及确定的需要参数，得到河道动态输沙水量的计算方法，并根据所述河道动态输沙水量的计算方法，获取河道动态输沙水量，并输出显示。

在一种可能实现的方式中，收集与河道相关的基础资料包括：

收集河道水文测站实测水沙过程资料和历年年内汛期、非汛期黄河下游河道水文断面实测地形数据；

其中，所述实测水沙过程资料中的数据包括：河道日均流量、河道日均输沙率、河道泥沙中值粒径；

其中，在收集与河道相关的基础资料之后，还包括：

基于河道水文断面实测地形数据，并通过采用断面法计算所述河道中各河段的在不同时间段内的河道冲淤量。

在一种可能实现的方式中，根据基础资料，计算实测流量条件下对应的河道断面平均水深的步骤包括：

基于所述基础资料，获取实测洪水要素；

获取与所述实测流量条件相关的实测断面面积以及河宽；