[发明专利]一种水库坝址天然日均水沙过程还原方法

摘要

本发明公开了一种水库坝址天然日均水沙过程还原方法，包括步骤：步骤1，收集水库干支流入库水沙过程、出库水沙过程、坝前水位过程、河道断面及坝址处断面水位流量关系等资料；步骤2，建立水库一维非恒定流水动力学模型，根据入出库流量和坝前水位过程，采用水流水动力逐日演进计算的方法得到水库区间日均入库流量过程；步骤3，建立水库一维非恒定流水沙数学模型，模型出口边界采用坝址处断面水位流量关系控制，针对入库水沙过程及区间日均入库流量过程，采用数学模型计算得到坝址处在假设无库时的天然日均水沙过程。本发明能够还原出大型水库坝址处的天然日均水沙过程，可为评估建库对水沙过程影响提供技术支撑。

主权项

1.一种水库坝址天然日均水沙过程还原方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，收集水库干支流入库水沙过程、出库水沙过程、坝前水位过程、河道断面及坝址处断面水位流量关系资料；/n步骤2，建立水库一维非恒定流水动力学模型，根据入出库流量和坝前水位过程，采用水流水动力逐日演进计算的方法得到水库区间日均入库流量过程；/n步骤3，建立水库一维非恒定流水沙数学模型，模型出口边界采用坝址处断面水位流量关系控制，针对入库水沙过程及区间日均入库流量过程，采用数学模型计算得到坝址处在假设无库时的天然日均水沙过程；/n步骤2中，所建模型的基本方程为:/n水流连续方程:/n水流运动方程:/n汊点流量连接方程/n汊点水位连接方程/n式中：角标i为断面号；Q为流量；A为过水面积；t为时间；x为沿流程坐标；Z为水位；K为断面流量模数；B为断面宽度；Ω为汊点的蓄水量；/n步骤2所建模型的求解方法和步骤：/n采用三级解法对水流方程进行求解，首先对水流方程(1)和(2)采用普列斯曼的四点隐式差分格式进行离散，可得差分方程如下：/n /n /n式中系数均按实际条件推导得出；/n假设某河段中有m个断面，将该河段中通过差分得到的微段方程(5)和(6)依次进行自相消元，再通过递推关系式将未知数集中到汊点处，即可得到该河段首尾断面的水位流量关系：/nQ₁＝α₁+β₁Zs₁+δ₁Zs_m (7)/nQ_m＝θ_m+η_mZs₁+γ_mZs_m (8)/n式中系数α₁,β₁,δ₁,θ_m,η_m,γ_m由递推公式求解得出；/n将边界条件和各河段首尾断面的水位流量关系带入汊点连接方程，就可以建立起以三峡水库干支流河道各汊点水位为未知量的代数方程组，求解此方程组得各汊点水位，利用方程(7)和(8)逐步回代可得到各河段端点流量，然后按照单一河道求解方法采用追赶法求出各单一河段内部的各断面水位和流量；/n求水库区间日均入库流量过程时，首先对库区各入汇小支流日均流量均固定给一个很小的假设值，然后采用所建模型进行计算，将日出库流量过程计算值与实测值的偏小值分配到库区各入汇小支流上，从而得到区间各小支流入流过程值；/n一维非恒定流水动力学模型出口边界采用坝前水位过程控制，采用试算的方法得到大型水库区间日均入库流量过程，要求试算得到的日均出库流量与实测流量基本接近。/n