[发明专利]一种基于虚拟库容修正的多沙水库库容冲淤模拟方法

说明书

本发明提供了一种基于虚拟库容修正的多沙水库库容冲淤模拟方法，采集多沙水库库区的河道断面信息和地形信息，并构建干支流拓扑关系；基于干支流拓扑关系，根据地形法库容和断面法库容对干流库容和有测量断面的支流进行初始虚拟库容修正，并根据地形法库容和断面法库容差值对无测量断面的支流和毛沟进行初始虚拟库容修正；根据多沙水库库区的出库沙量和入库沙量的比值，计算多沙水库的排沙比；根据排沙比计算冲淤变化引起的对应的库容变化，并计算对应的虚拟水库冲淤总量；基于虚拟水库冲淤总量，并基于干流不同高程级的淤泥分布对修正后的初始虚拟库容进行分配。

技术领域

本发明涉及多沙河流水库工程泥沙技术领域，特别涉及一种基于虚拟库容修正的多沙水库库容冲淤模拟方法。

背景技术

天然河道库区形态复杂，支流和毛沟占据一定比例的水库库容，支流和毛沟分布如图1所示。古贤水库库区两岸支流众多，流域面积大于1000km²的入黄支流有7条，640m以下的干流库容135.27亿m³，支流库容21.67m³，支流库容占总库容13.8％。黑山峡水库库区两岸支沟较多，大小支沟25条，超过5km的有3条，超过3km的有10条，最长的支沟约11km；1360m高程以下干流库容65.82亿m³，支流库容5.41m³，支流库容占总库容7.6％。小浪底水库支流有40多条，275m以下干流库容74.91亿m³，支流库容52.63m³，支流库容占总库容41.2％。

目前，水库冲淤计算多采用一维数学模型，以河道断面作为地形载体，不能够反映支流、毛沟的库容及冲淤过程中的变化，造成数学模型计算库容和实际库容有一定误差，导致水库库容冲淤模拟计算误差很大，在实际应用中带来很多的工程问题。

对于支流和毛沟所占据的库容，以往的修正方法有两种，一种是通过断面距离的修正，另一种是通过断面宽度的修正，达到断面法不同高程对应的库容和地形法库容一致。但两种方法均有问题，断面距离的修正改变了河长，宽度的修正改变了河宽，均有很大的误差，消除一个误差的同时带来了另一个误差，这些方法均不能很好地解决问题。针对此问题，提出了基于虚拟库容修正的多沙河流水库库容冲淤模拟技术。

发明内容

本发明提供一种基于虚拟库容修正的多沙河流水库库容冲淤模拟方法，用以将没有考虑的支流和毛沟塑造为虚拟水库，通过干支流原始库容分布及设计冲淤平衡后水库库容变化，建立冲淤函数，对一维水库冲淤数学模型计算中的库容进行修正，实现库容与断面法相吻合，同时能更加精确地计算水库冲淤过程中干支流库容分配。

本发明提供一种基于虚拟库容修正的多沙水库库容冲淤模拟方法，包括：

采集多沙水库库区的河道断面信息和地形信息，并构建干支流拓扑关系；

基于干支流拓扑关系，根据地形法库容和断面法库容对干流库容和有测量断面的支流进行初始虚拟库容修正，并根据地形法库容和断面法库容差值对无测量断面的支流和毛沟进行初始虚拟库容修正；

根据多沙水库库区的出库沙量和入库沙量的比值，计算多沙水库的排沙比；

根据所述排沙比计算冲淤变化引起的对应的库容变化，并计算对应的虚拟水库冲淤总量；

基于所述虚拟水库冲淤总量，并基于干流不同高程级的淤泥分布对修正后的初始虚拟库容进行分配。

在一种可能实现的方式中，

采集多沙水库库区的河道断面信息和地形信息，并构建干支流拓扑关系的步骤包括：

根据采集的河道断面信息和地形信息，判断对应的多沙水库库区的支流的观测断面是否大于预设断面，若是，将对应的多沙水库库区的支流作为独立河道，并进行第一标注，同时，计算进行第一标注的所述多沙水库库区的支流的水沙运动和河道冲淤变化；