[发明专利]一种泵站引渠及前池水体泥沙浓度分布确定方法及系统

权利要求书

1.一种泵站引渠及前池水体泥沙浓度分布确定方法，其特征在于，包括：

获取泵站引渠及前池水体的外边界层流动速度、泥沙与水的密度比值、泥沙粒径以及流动周期，并根据所述外边界层流动速度、所述泥沙与水的密度比值、所述泥沙粒径以及所述流动周期，获取含沙动床面的摩擦因子和最大谢尔兹数；

根据所述外边界层流动速度、所述泥沙与水的密度比值、所述泥沙粒径、所述流动周期以及所述最大谢尔兹数，获取泥沙沉降速度和泥沙在输沙层内的沉降时间与流动周期的比值；

根据所述泥沙在输沙层内的沉降时间与流动周期的比值，获取侵蚀深度对流速的相位漂移和泥沙的相位残留；

根据所述外边界层流动速度、所述泥沙与水的密度比值、所述泥沙粒径、所述最大谢尔兹数、所述泥沙沉降速度、所述侵蚀深度对流速的相位漂移、所述泥沙的相位残留以及所述含沙动床面的摩擦因子，获取含沙动床面受水流侵蚀的深度和含沙动床面受水流侵蚀后的泥沙体积浓度；

其中，所述含沙动床面受水流侵蚀的深度的表达式如下：

所述含沙动床面受水流侵蚀后的泥沙体积浓度的表达式如下：

其中，Δ表示含沙动床面受水流侵蚀的深度，U_m表示最大外边界层流动速度，s表示泥沙与水的密度比值，D表示泥沙粒径，Θ_m表示最大谢尔兹数，Θ_cr是临界谢尔兹数，g表示重力加速度，w表示泥沙沉降速度，ψ代表侵蚀深度对流速的相位漂移，α代表泥沙的相位残留，S_m表示最大泥沙体积浓度，S表示泥沙体积浓度，U表示外边界层流动速度，t表示时间，f表示含沙动床面的摩擦因子，y表示垂向坐标。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述外边界层流动速度、所述泥沙与水的密度比值、所述泥沙粒径以及所述流动周期，获取含沙动床面的摩擦因子和最大谢尔兹数，具体包括：

将所述外边界层流动速度的最大值、所述泥沙与水的密度比值、所述泥沙粒径以及所述流动周期代入以下第一方程组：

求解所述第一方程组得到所述含沙动床面的摩擦因子和所述最大谢尔兹数；

其中，U_m表示外边界层流动速度的最大值，s表示泥沙与水的密度比值，D表示泥沙粒径，T表示流动周期，Θ_m表示最大谢尔兹数，f表示含沙动床面的摩擦因子，g表示重力加速度。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述外边界层流动速度、所述泥沙与水的密度比值、所述泥沙粒径、所述流动周期以及所述最大谢尔兹数，获取泥沙沉降速度和泥沙在输沙层内的沉降时间与流动周期的比值，具体包括：

将所述外边界层流动速度的最大值、所述泥沙与水的密度比值、所述泥沙粒径、所述流动周期以及所述最大谢尔兹数代入以下第二方程组：

求解所述第二方程组得到所述泥沙沉降速度和所述泥沙在输沙层内的沉降时间与流动周期的比值；

其中，U_m表示外边界层流动速度的最大值，s表示泥沙与水的密度比值，D表示泥沙粒径，T表示流动周期，Θ_m表示最大谢尔兹数，g表示重力加速度，w表示泥沙沉降速度，Ψ表示泥沙在输沙层内的沉降时间与流动周期的比值，ν是水的运动粘性系数。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述泥沙在输沙层内的沉降时间与流动周期的比值，获取侵蚀深度对流速的相位漂移和泥沙的相位残留，具体包括：

将所述泥沙在输沙层内的沉降时间与流动周期的比值代入以下第三方程组：

求解所述第三方程组，得到所述侵蚀深度对流速的相位漂移和所述泥沙的相位残留；

其中，Ψ表示泥沙在输沙层内的沉降时间与流动周期的比值，ψ表示侵蚀深度对流速的相位漂移，α表示泥沙的相位残留，T表示流动周期。