[发明专利]调蓄池削减峰值流量的一种动态计算方法

说明书

本发明公开了调蓄池削减峰值流量的一种动态计算方法，采用本发明动态计算方法，可以得到渠道沿程断面的水位、流量、断面积的过程；各渠段汇入流量过程、承纳水体的水位过程；蓄水容积、蓄水增量的过程；调蓄池内外水位、削峰流量、库存水量的过程，以及降低被保护区域水位的情况，为最终确定渠道、进水溢流堰和调蓄池的规模提供了依据。本发明动态计算方法，不仅可以动态计算在渠道或管道设置雨水、污水调蓄池的运行效果，而且也可以动态计算在河道设置蓄洪区的运行效果。

技术领域

本申请涉及防空减灾科学技术领域，尤其涉及调蓄池削减峰值流量的一种动态计算方法。

背景技术

我国是一个洪涝灾害频繁发生的国家，为了避免暴雨带来的洪涝灾害和利用暴雨水资源，设置调蓄池或分洪区是一个良好的解决方案，也是建设海绵城市的重要措施。削减峰值流量的调蓄池主要由调蓄池、渠道、进水溢流堰和排水闸(或泵站)组成。进水溢流堰位于调蓄池范围渠道的上游段，任务是将渠道的超额流量分洪到调蓄池，使渠道的流量控制在安全流量范围内。排水闸位于调蓄池范围渠道的下游段，任务是在洪水来临之前预留调蓄池或分洪区的存水空间，如果渠道下游段水位比调蓄池的水位低，则开闸放掉调蓄池的存水；如果渠道下游段水位比调蓄池的水位高，则开启泵站强排调蓄池的存水。

现行技术要求进入调蓄池的流量是高峰流量，没有说明进入调蓄池的流量必须是超额流量，致使高峰流量中非超额的流量也进入调蓄池，增加了调蓄池的负担，难免调蓄池发生对渠道或管道溢流排水，呈现水库“上吞下吐”的调洪模式(以下简称水库模式)，水库模式削减的峰值流量为入池峰值流量减出池峰值流量。而调蓄池只是储存超额流量的调洪模式(以下简称调蓄池模式)，削减的峰值流量则为入池峰值流量。因此，水库模式比调蓄池模式削减的峰值流量少了出池峰值流量，可以说，水库模式没有充分发挥调蓄池或分洪区的作用。

现行技术将进水溢流堰的堰顶高程规定为截流量雨天水位，有可能让非超额的流量也进入了调蓄池或分洪区，没有明确要求以降低被保护区域的水位为服务目标，不能清楚地反映降低被保护区域水位的情况，因而造成调蓄池对防治洪涝灾害的贡献模糊不清。例如，渠道或管道在受到下游承纳水体顶托的影响条件下，由于渠道或管道的安全流量相应减少、超额流量相应增加、渠道或管道的水位或测压管水头就会相应上升，因而按调蓄池容积公式计算得出的容积必然偏小，造成调蓄池的使用效果不佳。

尽管用数学模型计算调蓄池的方法很多，但并不是说都能很好地动态计算调蓄池只是储存来水流量中超额流量的效果。

发明内容

本发明提供了调蓄池削减峰值流量的一种动态计算方法，其特点是：以降低被保护区域水位为服务目标，以调蓄池或分洪区储存超额流量的过程结束、调蓄池或分洪区也基本达到设计水位为约束条件，并增加了数学模型《用槽蓄增量关系求解圣维南方程组模拟洪水演进的方法》区间入流量、出流量影响的功能。通过数学模型计算，可以得到渠道或管道沿程断面水位、流量、断面积、蓄水增量的过程和调蓄池或分洪区的水位、削峰流量、库存水量的过程，以及降低被保护区域水位的情况，从而科学合理地确定进水溢流堰的堰顶高程和调蓄池或分洪区的容积。

其具体的技术方案如下：

调蓄池削减峰值流量的一种动态计算方法，所述方法包括：

基于圣维南基本微分方程组1.1以及1.2在Δt时段简化为水量平衡方程式1.3、动力方程式1.4和动力方程式1.5后求解得到水位；

增加区间入流量、出流量的方程式如下：基本原理是基于圣维南基本微分方程组1.1、1.2，通过在Δt时段简化为水量平衡方程式1.3、动力方程式1.4和动力方程式1.5后求解