[发明专利]一种水力要素的确定方法及装置

权利要求书

1.一种水力要素的确定方法，其特征在于，包括：

获取目标渠道的设计参数，其中所述设计参数包括：目标渠道的材质、目标渠道的原始水力坡度、目标渠道的原始断面尺寸和目标渠道的控制区域面积参数；

根据所述设计参数，对所述目标渠道的原始水力坡度和原始断面尺寸进行优化，并获得优化后的水力坡度和断面尺寸；

对优化后的所述水力坡度和所述断面尺寸进行验证；

当验证通过后，确定验证通过的水力坡度为目标水力坡度，验证通过的断面尺寸为目标断面尺寸；

所述对优化后的所述水力坡度和所述断面尺寸进行验证包括：

根据涡粘性系数、所述控制区域面积参数和优化后的所述水力坡度与所述断面尺寸，获得灌水时间，其中所述涡粘性系数与所述目标渠道的材质相关；

将所述灌水时间与预设灌水时间进行比较，获得所述灌水时间与所述预设灌水时间的相对误差；

当所述相对误差小于或等于预设门限时，确定所述水力坡度与所述断面尺寸通过验证；

当所述相对误差大于预设门限时，确定所述水力坡度与所述断面尺寸未通过验证；

若当前为第一次执行根据涡粘性系数、所述控制区域面积参数和优化后的所述水力坡度与所述断面尺寸，获得灌水时间的步骤，则根据所述目标渠道的设计参数，获得设计灌水时间，并将所述设计灌水时间作为所述预设灌水时间；

否则，将上一次执行根据涡粘性系数、所述控制区域面积参数和优化后的所述水力坡度与所述断面尺寸，获得灌水时间的步骤中，获得的灌水时间作为所述预设灌水时间。

2.根据权利要求1所述的水力要素的确定方法，其特征在于，还包括：

当验证未通过后，将优化后的所述水力坡度作为原始水力坡度，优化后的断面尺寸作为原始断面尺寸，重新执行对所述目标渠道的原始水力坡度和原始端面尺寸进行优化的步骤。

3.根据权利要求1所述的水力要素的确定方法，其特征在于，根据所述设计参数，对所述目标渠道的原始水力坡度和原始端面尺寸进行优化，并获得优化后的水力坡度和断面尺寸的步骤包括：

根据所述设计参数中的所述目标渠道的材质，获得所述目标渠道的涡粘性系数；

根据所述涡粘性系数、所述原始水力坡度、所述原始断面尺寸和所述控制区域面积参数，通过粒子群算法对所述原始水力坡度和原始断面尺寸进行优化，并获得优化后的水力坡度和断面尺寸。

4.根据权利要求1所述的水力要素的确定方法，其特征在于，根据所述涡粘性系数和优化后的所述水力坡度与所述断面尺寸，获得灌水时间的步骤包括：

根据谢才公式：

以及浅水方程组：

计算获得灌水时间t，其中V表示断面平均流速，C表示预设谢才系数，R表示水力半径，J表示水力坡度，A表示过水断面面积，P_w表示水流与固体边界接触部分的周长，H表示水深，u表示沿水力坡度方向的平均流速，x表示纵坡方向距离，v表示沿水深反向的平均流速，y表示底宽方向距离，g表示重力加速度，Z表示水位函数，Z＝Z_b+H，Z_b表示渠底高程，υ表示涡粘性系数；

其中，水流与固体边界接触部分的周长P_w根据所述控制区域面积参数获得，过水断面面积A、水深H、渠底高程Z_b均根据所述断面尺寸获得。