[发明专利]一种河渠交叉建筑物运行期间洪水漫入风险的评估方法

权利要求书

1.一种河渠交叉建筑物运行期间洪水漫入风险的评估方法，其特征在于：构建用于模拟河渠交叉建筑物的天然河流上游洪水的产生以及交叉建筑物遭遇洪水后的过流过程的洪水漫入模型，所述模型耦合了洪水计算模型、泥沙输移模型以及管道过流模型；

固定淤积深度，表示树枝、枯草等不易被冲刷作用带走的淤积；

采用初始淤积深表示泥沙等可以被冲刷作用带走的淤积；

采用管道糙率表示河渠交叉建筑物的老化；

采用年最大24h点雨量均值、变差系数、暴雨递减指数、平均下渗率、汇流参数表示设计洪水推算的不确定性；

采用Regionalized Sensitivity Analysis与Sobol全局敏感性分析方法定性评估工程老化、设计洪水计算不确定性对洪水漫入风险的影响；

采用洪水漫入持续时间以及洪水漫入水量表示洪水漫入风险。

2.根据权利要求1所述的一种河渠交叉建筑物运行期间洪水漫入风险的评估方法，其特征在于所述洪水计算模型如下：

(1)计算特定历时t的暴雨；

(2)计算流域产流历时以及汇流时间；

(3)根据流域产流历时以及汇流时间，确定洪峰流量；

(4)绘制洪水过程线。

3.根据权利要求1所述的一种河渠交叉建筑物运行期间洪水漫入风险的评估方法，其特征在于所述泥沙输移模型如下：采用郭俊克公式计算上游洪水的挟沙能力，含沙水流进入倒虹吸管内，水流的挟沙能力发生变化，管内水流的挟沙能力通过管道的临界不淤流速公式推算，临界不淤流速公式采用E.J.Wasp公式。

4.根据权利要求1所述的一种河渠交叉建筑物运行期间洪水漫入风险的评估方法，其特征在于所述管道过流模型如下：管道过流模型包括洪水调节与水力计算，洪水调节的基础是水量平衡公式，其计算公式如下：

式中，QA为左岸排水倒虹吸管道入口处上游渠道的流量；QB为左岸排水倒虹吸管道出口处下游渠道的流量；ΔV为左岸倒虹吸管道入口处上游渠道在Δt时间内的蓄水变化量；

左岸排水倒虹吸的过流过程的计算步骤如下：

(1)假设左岸排水倒虹吸管道出口处下游渠道的水位为ZB，则出口处的流量QB为：

式中，Ac为左岸排水倒虹吸入口处渠道的断面面积；Cc为渠道的谢才系数；Rc为水力半径，nc为左岸排水倒虹吸入口处渠道的的糙率；

(2)计算左岸排水倒虹吸管道入口处上游渠道与出口处下游渠道的水位差ΔZ2：

式中，ΔZ2为水位差；VA、VB分别为左岸排水倒虹吸管道入口处上游渠道与出口处下游渠道的断面流速；g为重力加速度；hf为沿程水头损失；hj为局部水头损失，计算公式如下：

式中，Lp为左岸排水倒虹吸管道的长度；Cp为左岸排水倒虹吸管道的谢才系数；K1，K2，K3分别为倒虹吸管道入口、出口以及管道内部的局部损失系数；Rp为倒虹吸管道的水力半径；Vp为左岸排水倒虹吸管道的管内水流流速，计算公式为：

式中，Hp、Wp分别为左岸排水倒虹吸管道的断面的高、宽；zp为左岸排水倒虹吸管道的入口处泥沙淤积与漂浮物堵塞的深度，即淤积堵塞深度；

(3)由水量平衡公式可知左岸排水倒虹吸入口处的蓄水量，然后根据入口处的水位蓄量关系即得到对应的水位，减去ZB则可得两个断面的水位差，比较ΔZ1与ΔZ2，若二者之差小于阈值，停止计算，否则，重复步骤(1)-(3)，直至ΔZ1与ΔZ2二者之差小于阈值；

设置不同的固定淤积深表示树枝、枯草等杂物在河渠交叉建筑物入口的淤积程度，评估不同淤积深度下，河渠交叉建筑物在遭遇设计洪水时是否会发生洪水漫入的情况；

采用Regionalized Sensitivity Analysis与Sobol全局敏感性分析方法评估设计泥沙淤积、工程老化以及水推算的不确定性对于河渠交叉建筑物洪水漫入风险影响，确定对洪水漫入风险影响最大的因素，其中，表示泥沙淤积的参数为初始淤积深；表示工程老化的参数为管道糙率；表示设计洪水推算不确定性的参数包括年最大24h点雨量均值、变差系数、暴雨递减指数、平均下渗率、汇流参数，

采用洪水漫入持续时间与洪水漫入水量评估洪水漫入风险；

综合考虑树枝、枯草等杂物以及泥沙淤积、工程老化与设计洪水计算不确定性等因素影响，确定允许的最大淤积深度。