[发明专利]一种结冰水库回水区冰塞反演及预测方法

权利要求书

1.一种结冰水库回水区冰塞反演及预测方法，其特征在于，以结冰水库水域为研究对象，将其沿水流方向和宽度方向划分为若干三角形单元体，按照以下步骤对结冰水库回水区冰塞反演及预测：

S1给定水库边界条件以及水库初始水力、水温分布、冰场和堆冰头部位置条件；

S2利用水动力模块和热力模块获取当前时刻的水库回水区水力、水温以及水内悬浮颗粒冰浓度分布；

S3遍历水库，识别流速和水温与前一时刻相比，是否发生变化，若已发生变化，更新岸冰边界，然后进入步骤S4；否则直接进入步骤S4；

S4利用表面冰模块获取当前时刻的水库回水区表面冰压力、表面冰浓度和表面冰厚度分布；

S5遍历水库，判断水库表面各单元体节点的表面冰浓度是否大于设定的最大冰浓度，若是，表明表面冰发生机械增厚，修正表面冰厚度，然后进入步骤S6；若不是，则直接进入步骤S6；

S6遍历水库，利用颗粒冰堆积层输冰能力模型对存在表面冰的单元体节点下水流强度所能支撑的颗粒冰堆积层输移能力进行计算；

S7遍历水库，利用颗粒冰堆积层输移模型以及颗粒冰堆积层厚度变化模型，分别获得当前时刻的颗粒冰堆积层的冰流量和颗粒冰堆积层厚度分布；

S8在当前时刻基础上，增加时间步长；若增加后的时间不大于设定时间，返回步骤S2；若增加后的时间大于设定时间，当前程序结束，得到水库的水力、水温以及冰场分布情况。

2.根据权利要求1所述的结冰水库回水区冰塞反演及预测方法，其特征在于，所述水动力模块包括建立沿水库深度平均的平面二维连续模型和动量模型；

所述连续模型为：

所述动量模型为：

式中：x、y和t分别为空间和时间变量；q_x、q_y分别为单宽流量沿x、y方向的分量；ε_ij是涡粘系数；τ_s、τ_b分别为水流与冰面和水流与河床的切应力；H为总水深；H_t为表面冰或颗粒冰堆积层下的水深；η为水面高程；t′_ice为淹没冰厚，t′_ice＝ρ_ice/ρ·t_ice，t_ice为表面冰厚度t_s与颗粒冰堆积层厚度h_f的之和，ρ、ρ_ice分别为水和冰的密度；N为表面冰浓度。