[发明专利]一种基于植被分布的河道糙率分区率定方法

说明书

本发明涉及一种基于植被分布的河道糙率分区率定方法，包括：步骤S1：根据实测水位‑流量曲线，结合水位‑流量‑糙率图谱得到糙率‑水位曲线；步骤S2：根据河道植被分布情况分为植被区和非植被区，并将糙率‑水位曲线中糙率的最大值和最小值分别作为两个分区糙率的初始值；步骤S3：计算综合糙率，并基于综合糙率拟合得到植被区和非植被区的最佳糙率。与现有技术相比，本发明通过将河道断面划分为不同糙率子区来率定河道综合糙率。

技术领域

本发明涉及一种率定方法，尤其是涉及一种基于植被分布的河道糙率分区率定方法。

背景技术

糙率是一维河道水动力模拟中的灵敏参数，在数值模拟中一般通过实测资料率定，以降低经验估计导致的模拟误差。但相比于渠道化河流的矩形或梯形断面，天然河流多为复合断面且河床及岸滩的植被多样且分布复杂，致使糙率随水位的变化复杂。

采用单一的糙率将导致模型适用性低，只能在某个水位级下满足一定的精度要求。直接采用上下游的实测水位及流量数据推求糙率曲线仅反映该河段的糙率特性，但无法描述其他无自理河段的糙率，无法表现不同断面糙率的差异性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于植被分布的河道糙率分区率定方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于植被分布的河道糙率分区率定方法，包括：

步骤S1：根据实测水位-流量曲线，结合水位-流量-糙率图谱得到糙率-水位曲线；

步骤S2：根据河道植被分布情况分为植被区和非植被区，并将糙率-水位曲线中糙率的最大值和最小值分别作为两个分区糙率的初始值；

步骤S3：计算综合糙率，并基于综合糙率拟合得到植被区和非植被区的最佳糙率。

所述步骤S1包括：

步骤S11：采用一维河道水动力模型模拟不同糙率下的水位与流量，并绘制得到水位-流量-糙率图谱得到各糙率下的水位-流量曲线；

步骤S12：绘制实测水位-流量曲线，并提取实测水位-流量曲线与各糙率下的水位-流量曲线的交点；

步骤S13：拟合提取的所有的交点得到糙率-水位曲线。

所述步骤S1中水位-流量-糙率图谱中选取的糙率在0.02～0.18的范围内，以0.01为间隔。

所述植被区和非植被区的分隔界限为河床植被顶部至河床的平均高度。

所述步骤S3中的综合糙率为：

其中：n₀为综合糙率，H为水位，B为水面宽，b为断面水平方向的位置变量，n(b)为断面位置b处的糙率值；h(H,b)为水深，k₁、k₂为常数。

所述k₁为-1.5，k₂为8.5。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)通过将河道断面划分为不同糙率子区来率定河道综合糙率。

2)相比传统的查表法、水力学方法及糙率公式法，本发明能解决受植被影响下河道糙率随水位变化明显的问题，提高了一维水动力模型的适用性与模拟精度。

3)充分利用河道植被与断面形状信息，可体现不同断面间糙率变化的差异性，降低了无实测水位-流量资料河段糙率率定的不确定性，可在不同断面间移用。

附图说明

图1为本发明方法的主要步骤流程示意图；