[发明专利]一种分布式水沙模型考虑不同泥沙来源的泥沙动态粒径计算方法

权利要求书

1.一种分布式水沙模型考虑不同泥沙来源的泥沙动态粒径计算方法，其特征在于：包括如下步骤，

S1、基于具有坡面、沟道和河道三级汇流结构的分布式水沙模型WEP-SED，采用初始泥沙粒径对目标流域分别进行坡面、沟道环节和河道环节的产输沙计算；

S2、结合S1中计算获取的沟道环节产输沙量的计算结果，分别根据进入沟道环节的坡面产沙量和泥沙粒径以及沟道环节自身侵蚀产沙量和泥沙粒径，计算沟道环节的坡面来沙和沟道环节产沙的泥沙颗粒数量，并以此作为权重，结合坡面产沙和沟道环节自身侵蚀产沙相应的泥沙粒径，计算沟道环节出口的泥沙综合粒径；

S3、根据沟道环节出口的泥沙综合粒径，重新进行沟道环节的产输沙计算；根据重新计算获取的沟道环节的产输沙量，再次计算沟道环节出口的泥沙综合粒径；利用最新获取的沟道环节出口的泥沙综合粒径再次进行沟道环节产输沙计算，如此反复，直到最后一次计算的沟道环节出口的泥沙综合粒径与前一次计算的沟道环节出口的泥沙综合粒径之间的差值小于第一预设偏差时为止，以此获取沟道环节出口的最终产输沙量和最终泥沙综合粒径；

S4、根据S1中坡面、河道环节产输沙量的计算结果和初始泥沙粒径以及S3中计算的沟道环节出口的最终产输沙量和最终泥沙综合粒径，计算河道环节的坡面来沙颗粒数量、沟道环节来沙颗粒数量、上游河道来沙颗粒数量和当前河道产沙颗粒数量，并以此作为权重，结合其相应的泥沙粒径，计算河道环节出口的泥沙综合粒径；

S5、根据河道环节出口的泥沙综合粒径，重新进行河道环节产输沙量计算；根据重新计算获取的河道环节产输沙量，再次计算河道环节出口的泥沙综合粒径；利用最新获取的河道环节出口的泥沙综合粒径再次进行河道环节产输沙计算，如此反复，直到最后一次计算的河道环节出口泥沙综合粒径与前一次计算的河道环节出口的泥沙综合粒径之间的差值小于第二预设偏差时为止，以此获取河道环节出口的最终产输沙量和最终泥沙综合粒径；

S6、将S1、S3和S5计算获取的坡面产输沙、沟道环节出口的最终产输沙量和最终泥沙综合粒径以及河道环节出口的最终产输沙量和最终泥沙综合粒径作为模型的最终模拟结果进行统计输出。

2.根据权利要求1所述的分布式水沙模型考虑不同泥沙来源的泥沙动态粒径计算方法，其特征在于：

当沟道发生冲刷时，沟道环节出口的泥沙综合粒径计算公式为，

上式可进一步简化为，

其中，Q_沟道表示当前沟道环节自身侵蚀产沙量，包含冲刷产沙量和重力侵蚀产沙量；Q_{坡面-沟道}为进入当前沟道的坡面沙量；D_坡面为坡面的泥沙粒径；D_沟道综合为沟道环节出口的泥沙综合粒径；

当沟道发生淤积时，沟道环节出口的泥沙综合粒径计算公式为，

其中，当前沟道的侵蚀量Q_沟道仅包含重力侵蚀产沙量。

3.根据权利要求1所述的分布式水沙模型考虑不同泥沙来源的泥沙动态粒径计算方法，其特征在于：

当前河道上游来沙的综合粒径的计算公式为，

其中，Q_上游i表示当前河道第i个上游河道来沙量；D_{上游综合i}为当前河道第i个上游河道来沙的综合粒径；若无上游河道，则D_上游综合为0；

当河道发生冲刷时，河道环节出口的泥沙综合粒径计算公式为，

其中，D_河道综合为河道环节出口的泥沙综合粒径，Q_{坡面-河道}为进入当前河道的坡面沙量；Q_{沟道-河道}表示进入到当前河道的沟道来沙量；Q_上游表示当前河道的上游河道来沙量；Q_河道冲刺为当前河道的冲刷量；D_坡面为坡面的泥沙粒径；D_沟道综合为沟道环节出口的泥沙综合粒径；D_上游综合为上游河道来沙综合粒径；D_河道表示当前河道环节出口的泥沙粒径，迭代时则为上一次计算的河道环节出口的泥沙粒径；

当河道发生淤积时，河道环节出口的泥沙综合粒径计算公式为，