[发明专利]基于分层混合长度的淹没植被区水流垂线流速预测方法

权利要求书

1.基于分层混合长度的淹没植被区水流垂线流速预测方法，其特征在于，所述方法包括：

以植被冠层顶部为边界，把淹没植被区，沿水的深度方向分为植被层和表水流层；

利用预设的基础参数，建立植被层动量控制方程和表水流层动量控制方程；

利用特征长度尺度参数和预先采集的流速参数，对植被层的涡粘系数进行模拟计算，得到植被层的涡粘系数；

利用预设的分层混合长度模型，对表水流层的涡粘系数进行模拟计算；得到表水流层的涡粘系数；

把所述植被层的涡粘系数输入到所述植被层动量控制方程，并对所述植被层动量控制方程进行求解，得到植被层预测模型；

把所述表水流层的涡粘系数输入到所述表水流层动量控制方程，并对所述表水流层动量控制方程进行求解，得到表水流层预测模型；

利用植被层预测模型和表水流层预测模型，对淹没植被区水流垂线流速进行预测。

2.根据权利要求1所述的基于分层混合长度的淹没植被区水流垂线流速预测方法，其特征在于，所述基础参数包括：流速数据、水深数据、植被高度数据、水面比降数据。

3.根据权利要求1所述的基于分层混合长度的淹没植被区水流垂线流速预测方法，其特征在于，所述植被层动量控制方程具体为：

其中，z为水深位置坐标，U为时均流速，v_t为涡粘系数，a为植被密度，C_d为拖曳力系数，S为水面比降，g为重力加速度。

4.根据权利要求1所述的基于分层混合长度的淹没植被区水流垂线流速预测方法，其特征在于，所述表水流层动量控制方程具体为：

其中，z为某一水深位置坐标，U为时均流速，v_t为涡粘系数，S为水面比降，g为重力加速度。

5.根据权利要求1所述的基于分层混合长度的淹没植被区水流垂线流速预测方法，其特征在于，利用预设的混合长度模型，对表水流层的涡粘系数进行模拟计算，具体包括：

利用预设的混合长度模型并对ls进行修正，即把l_s＝κ_sz+r代入混合长度模型中，对表水流层的涡粘系数进行模拟计算，其中，其中l_s为混合长度，κ_s为混合长度比例系数，z为某一水深位置坐标，r为混合长度修正常数，κ_s和r均为模型参数。

6.根据权利要求1所述的基于分层混合长度的淹没植被区水流垂线流速预测方法，其特征在于，对所述植被层动量控制方程进行求解，得到植被层预测模型，具体包括：

其中：p₃＝gS,

P₁为变换系数；P₂为变换系数；P₃为变换系数；c₁、c₂为积分常数。

7.根据权利要求1所述的基于分层混合长度的淹没植被区水流垂线流速预测方法，其特征在于，对所述表水流层动量控制方程进行求解，得到表水流层预测模型，具体包括：

其中：A＝r/κ_s-H；

其中，y为变换变量，A为变换系数，H为水深，y_h为变换系数，c₃为积分常数，U_h为植被冠层顶部流速。

8.根据权利要求1所述基于分层混合长度的淹没植被区水流垂线流速预测方法，其特征在于，所述植被层的涡粘系数v_t＝c_pl_vU；c_pl_v为模型参数；

其中，c_pl_v＝0.013H-0.001。

9.根据权利要求5所述的基于分层混合长度的淹没植被区水流垂线流速预测方法，其特征在于，r＝(1.02κ_s+0.067)h+0.015κ_s-0.028；其中κ_s、r为模型参数，H为水深，h为植被高度，κ_s＝0.35。