[发明专利]一种河道平面二维水流模型糙率的率定方法

说明书

本发明公开了一种河道平面二维水流模型糙率的率定方法，首先按河道平面的特性划定糙率分区，并为各分区内的糙率赋初值；选定要率定糙率的当前流量和与之相应的河段出口水位；以河道平面二维水流数学模型开展水动力计算；确定各监测点水位的模型计算值与实测值之间的误差；判断水位误差是否足够小；根据水深确定过水区域，以各监测点水位误差插值估算过水区域内各网格点的水位误差；根据过水区域内各网格点的水位误差，以二分法调整过水区域网格点的糙率值；进一步判断是否已率定完所有待率定流量；若是，则完成糙率率定，并保存糙率率定结果。该方法能减少迭代试算过程中的人为干扰，克服现有技术流程不清、条件苛刻、难于应用等缺点。

技术领域

本发明涉及河流动力学研究技术领域，尤其涉及一种河道平面二维水流模型糙率的率定方法。

背景技术

糙率是河道平面二维水流数学模型(以下简称“二维水流模型”)的重要参数，二维水流模型可用于计算天然河流的流速、水位和水深等要素，这些水力要素的取得，可为解决水利、生态和环境等问题提供水力条件。二维水流模型在计算机上的实现，被称为“河道平面二维水流数学模型软件”，其计算过程实质是求解离散的平面二维浅水方程的过程，除了需要给定初始条件和边界条件之外，还要给定相关参数，其中糙率是二维水流模型的一类重要参数，河道糙率不仅与床面粗糙程度有关，还与河流平面形态、泥沙成形堆积体以及水流特性有关，它是一个综合水力摩阻系数，此参数直接决定着模型计算结果的合理性。

现有技术对于河道平面二维水流模型糙率的率定主要有三类方法：一是迭代试算法，二是经验分配法，三是理论计算法。但上述三类方法存在着流程不清、条件苛刻和难于应用等缺点，目前没有一种经验或理论公式可以直接算出平面二维床面的糙率分布，并且由于以往的迭代试算过程主要靠人工干预，无一定之规，主观性强，即使使用相同的模型处理相同的河段，不同人员率定所得的糙率也是千差万别。

发明内容

本发明的目的是提供一种河道平面二维水流模型糙率的率定方法，该方法能减少迭代试算过程中的人为干扰，克服现有技术流程不清、条件苛刻、难于应用等缺点。

本发明实施例提供了一种河道平面二维水流模型糙率的率定方法，所述方法包括：

步骤1：按河道平面的特性划定糙率分区，并以糙率初值函数为各分区内的糙率赋初值；

步骤2：选定要率定糙率的当前流量和与之相应的河段出口水位，并将其作为河道平面二维水流数学模型的试算输入条件；

步骤3：根据所述试算输入条件，以河道平面二维水流数学模型开展水动力计算，获得各监测点水位的模型计算值；

步骤4：确定各监测点水位的模型计算值与实测值之间的误差；

步骤5：判断所述步骤4中各监测点水位误差是否足够小；若是，则执行步骤8；若否，则执行步骤6；

步骤6：根据水深确定过水区域，以各监测点水位误差插值估算过水区域内各网格点的水位误差；

步骤7：根据过水区域内各网格点的水位误差的大小及符号，确定糙率的调整方向，以二分法调整过水区域网格点的糙率值，并返回步骤3进行处理；

步骤8：进一步判断是否已率定完所有待率定流量；若是，则执行步骤9；若否，则返回步骤2，进行下一流量级的糙率率定；

步骤9：完成糙率率定，并保存糙率率定结果。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述方法能减少迭代试算过程中的人为干扰，克服现有技术流程不清、条件苛刻、难于应用等缺点，保证河道平面二维水流模型糙率取值合理的同时，提高糙率的率定效率。

附图说明