[发明专利]一种基于流体动力和分段曼宁公式的河流流量预测方法

权利要求书

1.一种基于流体动力和分段曼宁公式的河流流量预测方法，其特征在于，所述方法如下：

S1：将受力体以交的形式放在河流的表面，测量出受力体与垂直方向的夹角α，受力体露出水面的长度d；

S2：将受力体的长度L，露出水面的长度d，宽度W，受力体的质量为ρ，厚度G，夹角代入公式求得该受力体所处位置的平均流速；公式如下：

S3：将河流断面划分为N个小断面，并将小断面距离岸边的距离，水深测出，代入到下面公式，V_i＝V_平，求出各个小断面的平均流速；

S4：根据流速面积法求得断面河流流量，公式：Q_j＝S_j*V_j；

S5：将N个断面河流流量求和即可预测河流流量。

其中：Q_j为j位置断面的流量，S_j为j位置断面的面积，V_j为j位置断面的平均速度。

2.根据权利要求1所述的一种基于流体动力和分段曼宁公式的河流流量预测方法，其特征在于，所述S2中，确定受力体的平均流速前，先确定某个点的流速，进而某个点的流速函数关系通过如下步骤得到：

(假定水的质量为1)

其中：该受力体的长度为L，处在水面上面的长度d，宽为W，厚度为G，水的重量为γ,受力体的质量为ρ；

受力体重力为：

受力体的冲力为：L_冲＝(L-d)cosα；

以物体上端为中心，根据力矩守恒定律可以得出：

L_重F_重sinα-L_冲F_冲cosα-L_浮F_浮sinα＝0

将上式合并得：

3.根据权利要求2所述的一种基于流体动力和分段曼宁公式的河流流量预测方法，其特征在于，基于河流流速不受两壁影响的河流，表面速度与平均流速存在线性关系如下

V_平＝0.8871V_表

4.根据权利要求3所述的一种基于流体动力和分段曼宁公式的河流流量预测方法，其特征在于，

任意一点处的水力半径对于任意河流左侧湿周为L₁，右侧湿周为L₂，左侧过水面积为S₁,右侧过水面积为S₂；将任意一处的水力半径，坡降，糙率代入公式中即可得出任一位置的平均流速，具体公式如下：

其中：Q_j为j位置断面的流量，S_j为j位置断面的面积，V_j为j位置断面的平均速度。

其中n是糙率，R_R是水力半径，J是坡降。

5.根据权利要求4所述的一种基于流体动力和分段曼宁公式的河流流量预测方法，其特征在于，上式需要测量坡度和糙率，但在实际过程中都是根据曼宁公式反算糙率，可以将各个位置的速度与某一位置速度进行比，即可消除n和J两个未知参数，

6.根据权利要求1所述的一种基于流体动力和分段曼宁公式的河流流量预测方法，其特征在于，河流断面总流量Q＝∑Q_j。