[发明专利]一种平原河网区城市水系流动确定方法

权利要求书

1.一种平原河网区城市水系流动确定方法，其特征在于，按照如下方法进行：

S1、对平原河网区域的水势和水质进行分析，确定出水源进出口路径；其包括：

S101、对平原河网区域的水动力特点的资料进行收集，并进行现场调研，明确区域内各条河流在平水期、枯水期、丰水期、汛期的水位和流向；

S102、根据各时期的水位和流向确定出外流水进入到区域的路径和区域内水流流出的路径；

S103、收集离区域流入与流出路径最近的水文或水位站点历年水位过程，进行水位概率累积分析，明确区域进出口当前水位差保证率；

S2、根据步骤S1中确定出的水源进出口路径和现有的调度方案计算出流动水位差，并根据实际的水位差和计算出的流动水位差计算出需求水位差距值，并根据计算出的水位差距值得到不同时期的需求水位差的调度方案库；其包括：

S201、基于对象水源进出口路径和已有工程设施现有调度方案，采用一维河网模型精确模拟具体研究区域水系水动力特征；

S202、针对对象水源在平水期、枯水期、丰水期、汛期不同调度方案进行流动水位差核算；结合步骤S103中水位当前保证率，对比二者，确定出实际水位差与流动水位差差距；

S203、基于流动调度方案，识别对河道流动无效或起阻碍作用的已建闸、泵，予以拆除；

S204、根据实际水位差与流动水位差的差距设计拟建工程用以抬高区域进出口之间水位差和为滞流河道造势，并针对平水期、枯水期、丰水期、汛期的不同需求建立调度方案库；

S3、根据步骤S2得到的需求水位差的调度方案库，提取根据调度方案库中不同时期的进出口水位差，确定形成目标水位差水量需求，基于确定出的水位差水量需求得到汛期泄水能力；其包括：

S301、根据步骤S2中建立的调度方案库选择出对象区域在平水期、枯水期、丰水期和汛期的调度方案；

S302、采用一维河网模型模拟步骤S301中选择对象区域在平水期、枯水期、丰水期和汛期的进出口水位差；并结合步骤S2中确定形成目标水位差水量需求，制定拟建工程规模；

S303、基于步骤S302中制定的拟建工程规模，采用一维河网模型模拟，得到确定形成目标水位差水量最低需求；

S304、根据确定的目标水位差水量最低需求，结合对象水源的水势、水量和水质保证率进行水源调用方案设计；根据水源调用方案确定出汛期的泄水能力；

S4、根据确定出的汛期泄水能力完成拟建工程，通过完成的工程完成对水系流动进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种平原河网区城市水系流动确定方法，其特征在于，在进行步骤S2前，对目标对象区域水源及该区域水源对应水量的保证率、水质情况进行分析，确定出可用水源水量和可调控空间；按照如下方法进行：

A1、调研对象区域水源周边江、河、湖的水量和水质；

A2、确定出可用水源和水量可调控空间；

A3、收集离可用水源最近的水文或水位站点历年水位过程，进行水位概率累积分析；

A4、对各水源在各种水位下的保证率进行统计和排序；

A5、将步骤A4中排序的水源与S1中的区域出口水位进行水位特征统计分析，对不同水源区域出口水位相对水位差保证率进行统计和排序；

A6、收集各水源最近水质监测点水质资料，对水源水质进行分析，明确各水源的水质类别；

A7、综合水量保证、水位保证和水质保证对各水源进行先后排序，排序权重为4：3：3，选取首选水源和备选水源。

3.根据权利要求1所述的一种平原河网区城市水系流动确定方法，其特征在于，所述步骤S2中的水位流动差按照如下公式确定：

式中，Z₁、Z₂分别为上下游水面高程；v₁、v₂分别为上下游断面流速，m/s；h_ε、h_f分别为局部水头损失和沿程水头损失；其中，

L为河段长度m；Q为断面平均流量m³/s；ζ为局部损失系数；K为流量模数m³/s：A为断面面积m²,R为水力半径m；C为谢才系数m^1/2/s。

4.根据权利要求1所述的一种平原河网区城市水系流动确定方法，其特征在于，所述步骤S302中一维河网模型模是按照如下方法建立：

式中：Q为断面平均流量m³/s；A为断面面积m²；Z为水位m；B为河面总宽度m；q为旁侧入流流量m³/s；V_x为旁侧入流在水流方向上的流速分量m/s；α为动量修正系数；K为流量模数m³/s：R为水力半径m，C为谢才系数m^1/2/s。