[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

说明书

本发明实施例提供了一种泵站引渠及前池水体泥沙浓度分布确定方法及系统，其中方法包括：根据外边界层流动速度、泥沙与水的密度比值、泥沙粒径、流动周期、最大谢尔兹数、泥沙沉降速度、侵蚀深度对流速的相位漂移、泥沙的相位残留以及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。通过所确定的相关相位差参数来获取泥沙的浓度分布，可以反应泥沙浓度分布在往复流动过程中相对于往复流动所需要的时间响应，体现泥沙浓度在流动速度减少后的相位残留以及相对流速的相位漂移，避免对非对称往复流动初始床面以上泥沙浓度的低估。

技术领域

本发明实施例涉及水利工程技术领域，更具体地，涉及一种泵站引渠及前池水体泥沙浓度分布确定方法及系统。

背景技术

在泵站引渠及前池的往复流动中，泥沙浓度分布是动态变化的。工程中，含沙动床面的泥沙浓度分布主要是基于恒定流动的理论推导出来的，未能满足质量守恒，不包含相位差作用。这导致其缺点是：难以获取浓度分布转轴；无法体现泥沙运动相对流速的相位漂移和运动的泥沙总量在流动速度减少后的相位残留，还会低估非对称流动初始床面以上的泥沙浓度。

确定满足质量守恒、包含相位差的动床面泥沙浓度分布，是计算往复流动条件下输沙率的重要基础，也是判断入泵泥沙和水泵磨蚀的依据。但到目前为止，如何给出往复流动条件下的含沙动床面泥沙浓度分布，尚未有任何可供借鉴的成果和方法，因此亟需提供一种泵站引渠及前池水体泥沙浓度分布确定方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的泵站引渠及前池水体泥沙浓度分布确定方法及系统。

第一方面本发明实施例提供了一种泵站引渠及前池水体泥沙浓度分布确定方法，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。

另一方面本发明实施例提供了一种泵站引渠及前池水体泥沙浓度分布确定系统，包括：

第一模块，用于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；

第二模块，用于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；

第三模块，用于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；

第四模块，用于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。