[发明专利]一种基于泥沙水下休止角的河床调整方法

权利要求书

1.一种基于泥沙水下休止角的河床调整方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)计算某节点与相邻节点的坡度，将坡度与泥沙水下休止角的正切值相比较并赋值坡比系数；

(2)根据坡比系数计算分类系数，并利用分类系数对节点进行分类；

(3)计算相邻节点的理想调整高度，将理想调整高度排序；

(4)结合节点类型，分阶段对河床高度进行调整；

(5)重复上述步骤数次后可得到满足泥沙水下休止角要求的河床形态；

所述步骤(1)首先计算在结构网格下某i节点与其相邻j节点的坡度k_j：

k_j＝(y_j-y_i)/d_j (1)

式中，y_i是i节点的河床高程，y_j是j节点的河床高程，d_j为j节点与i节点的水平间距，j＝1,2,3,4；

坡比系数由下式得到：

a_j为坡比系数，α为泥沙水下休止角；

所述步骤(3)理想调整高度采用下式计算：

式中，dy_j⁰表示j点需要的调整高度，用上标0表示理想调整高度，将其从小到大排序；

所述步骤(4)用角标A、B、C、D表示相邻节点标号1、2、3、4的一个全排列，该排列满足理想调整高度dy_A⁰，dy_B⁰，dy_C⁰，dy_D⁰按从小到大排序，节点的调整方法包括以下步骤：

a.若为S0型节点：则dy_A⁰，dy_B⁰，dy_C⁰，dy_D⁰均为0，无需调整；

b.若为S型节点：则dy_A⁰，dy_B⁰，dy_C⁰，dy_D⁰不为0的数量与其子类型有关，无论何种子类型，均可用四阶段计算S型节点，各节点调整公式如下：

阶段一以A号节点为基本调整节点，调整计算公式如下：

其中，y_A，y_B，y_C，y_D分别表示与i相邻四个节点的河床高度，上标0表示起始高度，即应用调整方法前的高度，上标1表示第一阶段末更新后的河床高度；

阶段二以B号节点为基本调整节点，调整计算公式如下：

其中，上标2表示第二阶段末更新后的河床高度，上标1表示该阶段的初始值；

阶段三以C号节点为基本调整节点，调整计算公式如下：

其中，上标3表示第三段末更新后的河床高度，上标2表示该阶段的初始值；

阶段四以D号节点为基本调整节点，调整计算公式如下：

其中，上标4表示第四段末更新后的河床高度，3表示该阶段的初始值；

c.若为D1型节点，dy_C⁰，dy_D⁰不为0，dy_A⁰，dy_B⁰为0，此时C，D两节点需要调整，该类型节点调整仅有一个阶段：

阶段一以C，D两节点同时为基本调整节点，调整计算公式如下：

d.若为D2型节点，dy_B⁰，dy_C⁰，dy_D⁰不为0，其调整阶段数与相邻节点特点有关：

依据以下计算式分类：

l＝(a_B²)a_Ca_D

d1.若l值为1，阶段一以B号节点为基本调整节点，调整的计算公式为：

随后更改对应坡比系数a_B为0，依次采用S型节点计算公式(7)、(8)进行计算，采用式(7)计算时用该阶段末的值作为式(7)的初始值，采用式(8)计算时用式(7)阶段末的值作为式(8)的初始值；

d2.若l值为-1，阶段一以B号节点为基本调整节点，调整的计算公式为：

随后更改对应坡比系数a_B为0，采用D1型节点计算公式计算阶段二，当采用式(9)计算时，需要将上标对应为0的地方改成1，1改成2，以表示代入阶段一的计算结果进行进一步调整；

e.若为D3型节点，dy_A⁰，dy_B⁰，dy_C⁰，dy_D⁰均不为0，相邻4个节点均需要调整；

e1.若坡比系数a_A与其他三个符号不同：

阶段一以A号节点为基本调整节点，调整的计算公式如下：

随后更改对应坡比系数a_A为0，并依次采用S型节点的阶段计算方法计算，即式(6)、(7)、(8)；采用式(6)计算时用该阶段末的值作为式(6)的初始值，采用式(7)计算时用式(6)阶段末的值作为式(7)的初始值，采用式(8)计算时用式(7)阶段末的值作为式(8)的初始值；

e2.若坡比系数a_A与其他三个符号存在相同

阶段一以A号节点为基本调整节点，调整的计算公式如下：

随后更改对应坡比系数a_A为0，并采用D2型节点的阶段计算方法计算剩余阶段；

f.若为T型节点，阶段一以A号节点为基本调整节点，调整的计算公式如下：

随后更改对应的坡比系数a_A为0，并采用D2型节点的计算方法计算剩余阶段，在采用式(11)或者式(12)计算时，需要将上标对应为0的地方改成1，1改成2，以表示代入阶段一的计算结果进行进一步调整。