[发明专利]一种泵站引渠及前池单宽输沙率的确定方法和装置

权利要求书

1.一种泵站引渠及前池单宽输沙率的确定方法，其特征在于，包括：

获取泵站引渠及前池水体的外边界层流速、流动周期、泥沙粒径、泥沙与水密度的比值、重力加速度和水的运动粘性系数；

根据泵站引渠及前池水体的所述外边界层流速、所述流动周期、所述泥沙粒径、所述泥沙与水密度的比值和所述重力加速度，获取谢尔兹数和往复流含沙动床面的摩擦因子，具体为：

其中，Θ表示谢尔兹数，f表示往复流含沙动床面的摩擦因子，U表示所述外边界层流速，Θ_m表示最大谢尔兹数，U_m表示所述外边界层流速的最大值，s表示所述泥沙与水密度的比值，g表示所述重力加速度，D表示所述泥沙的粒径，T表示所述流动周期；

基于上述所有参数，获取泥沙在输沙层内的沉降时间与流动周期的比值和泥沙沉降速度，具体包括：

其中，Ψ表示所述泥沙在输沙层内的沉降时间与流动周期的比值，w表示所述泥沙沉降速度，ν表示所述水的运动粘性系数；

根据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相位的残留，具体为：

α＝exp(-0.2/Ψ)，

其中，ψ表示所述侵蚀深度对流速的相位漂移，α表示所述相位的残留；

基于上述所有参数，并进行动床面的边界层非对称性分析，获取侵蚀深度和边界层厚度，具体为：

其中，Δ表示所述侵蚀深度，δ_B表示所述边界层厚度；

基于上述所有参数，获取往复流动条件下体积计的瞬时单宽输沙率。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述获取往复流动条件下体积计的瞬时单宽输沙率，之后还包括：

根据泵站引渠及前池水体的所述外边界层流速、所述流动周期，获取非对称往复流动外边界层流速展开级数中谐波的阶数、每一阶谐波的振幅、谐波的频率、初始时间和每一阶谐波的迟角；

根据所述侵蚀深度、所述边界层厚度、最大泥沙体积浓度和所述外边界层流速，获取往复流动条件下体积计的瞬时单宽推移质输沙率。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述基于上述所有参数，并进行动床面的边界层非对称性分析，获取侵蚀深度和边界层厚度，以获取往复流动条件下体积计的瞬时单宽输沙率，具体包括：

根据外边界层流速、所述谢尔兹数、所述流动周期、所述泥沙粒径、泥沙与水密度的比值、所述水的运动粘性系数和所述重力加速度，获取泥沙在输沙层内的沉降时间与流动周期的比值和泥沙沉降速度；

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相位的残留；

根据所述外边界层流速、所述外边界层流速的最大值、所述流动周期、所述泥沙粒径、所述往复流含沙动床面的摩擦因子、所述相位的残留、临界谢尔兹数、所述泥沙与水密度的比值、所述泥沙沉降速度和谢尔兹数，获取所述侵蚀深度和所述边界层厚度；

根据所述侵蚀深度、所述边界层厚度、最大泥沙体积浓度和所述外边界层流速，获取往复流动条件下体积计的瞬时单宽输沙率。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述侵蚀深度、所述边界层厚度、最大泥沙体积浓度和所述外边界层流速，获取往复流动条件下体积计的瞬时单宽输沙率，具体为：

其中，φ(t)表示所述往复流动条件下体积计的瞬时单宽输沙率。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述根据所述侵蚀深度、所述边界层厚度、最大泥沙体积浓度和所述外边界层流速，获取往复流动条件下体积计的瞬时单宽推移质输沙率，具体为：

其中，φ_b(t)表示所述往复流动条件下体积计的瞬时单宽推移质输沙率。

6.一种泵站引渠及前池单宽输沙率的确定装置，其特征在于，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速、流动周期、泥沙粒径、泥沙与水密度的比值、重力加速度和水的运动粘性系数；

第二模块，用于根据泵站引渠及前池水体的所述外边界层流速、所述流动周期、所述泥沙粒径、所述泥沙与水密度的比值和所述重力加速度，获取谢尔兹数和往复流含沙动床面的摩擦因子，具体为：

其中，Θ表示谢尔兹数，f表示往复流含沙动床面的摩擦因子，U表示所述外边界层流速，Θ_m表示最大谢尔兹数，U_m表示所述外边界层流速的最大值，s表示所述泥沙与水密度的比值，g表示所述重力加速度，D表示所述泥沙的粒径，T表示所述流动周期；

基于上述所有参数，获取泥沙在输沙层内的沉降时间与流动周期的比值和泥沙沉降速度，具体包括：

其中，Ψ表示所述泥沙在输沙层内的沉降时间与流动周期的比值，w表示所述泥沙沉降速度，ν表示所述水的运动粘性系数；

根据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相位的残留，具体为：

α＝exp(-0.2/Ψ)，

其中，ψ表示所述侵蚀深度对流速的相位漂移，α表示所述相位的残留；

第三模块，用于基于上述所有参数，并进行动床面的边界层非对称性分析，获取侵蚀深度和边界层厚度，具体为：

其中，Δ表示所述侵蚀深度，δ_B表示所述边界层厚度；

基于上述所有参数，以获取往复流动条件下体积计的瞬时单宽输沙率。