[发明专利]多参数控制条件下的非恒定水沙过程梯级概化方法及装置

权利要求书

1.多参数控制条件下的非恒定水沙过程梯级概化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.根据河道多年来水来沙情况，选取实测数据中至少包含逐日流量、含沙量、水位信息的逐日来水来沙系列，确定系列总时长；

步骤2.确定水沙系列概化分组的各参数控制条件：

根据所选取的来水来沙系列，设定大、中、小水流量及含沙量的分界值，设置大、中、小水流量级下的流量绝对偏差、流量相对偏差，设定大、中、小含沙量级下的含沙量绝对偏差、含沙量相对偏差，设定水位绝对偏差、水位相对偏差，设定日均最大含沙量及单个流量级最大天数这八个控制条件；被纳入同一梯级的连续多日水沙数据需同时满足本梯级的上述八个控制条件，有任意一项条件不满足不能归入同一梯级；其中，流量绝对偏差和流量相对偏差分别表示日均流量相对本组平均流量的绝对偏差和相对偏差；含沙量绝对偏差和含沙量相对偏差分别表示日均含沙量相对本组平均含沙量的绝对偏差和相对偏差；水位绝对偏差和水位相对偏差分别表示日均水位相对本组平均水位的绝对偏差和相对偏差；单个流量级最大天数表示单个流量级容许的最大天数；

步骤3.根据控制条件，对实测水沙数据进行梯级概化：

从实测的逐日水沙系列资料出发，自第一天流量、含沙量、水位数据开始，比较这一天的实测水沙数据是否满足步骤2中所述的全部八个控制条件，若不满足则这一天的数据作为一个梯级；若满足，则在该梯级内加入下一天的流量、含沙量、水位数据，判断加入该天数据后该梯级内的流量、含沙量、水位信息是否满足步骤2中所述的全部八个控制条件，若满足则继续加入下一天的流量、含沙量、水位数据继续判断，直至步骤2中八个控制条件中至少有一个不满足为止，至此得到本梯级的总持续天数，并依据梯级概化计算方法得到该梯级的平均流量、含沙量及级配、水位，自此一个梯级的概化工作结束，记录本梯级的持续时间、平均流量、含沙量及级配、水位信息；然后依同样原理进入下一梯级的概化工作，直至系列总时长结束；输出概化后的梯级水沙资料，包括各梯级持续天数、平均流量、平均含沙量与级配、水位，得到梯级概化后的多年河道水沙过程模型。

2.根据权利要求1所述的多参数控制条件下的非恒定水沙过程梯级概化方法，其特征在于，还包括：

步骤4.以河道最近年份的实测地形作为起始地形，采用步骤3梯级概化后的多年河道水沙过程模型，模拟预测该河道未来数年的河床演变情况，并根据预测数据计算得到未来数年河道相应河段处的冲淤厚度分布图。

3.根据权利要求1所述的多参数控制条件下的非恒定水沙过程梯级概化方法，其特征在于：

其中，在步骤3中，采用的梯级概化计算方法为：

设一个非恒定水沙系列有N天流量数据，将其概化为M个恒定梯级，则：

S₀＝0

式中，Q_j表示非恒定水沙过程中第j天的流量(j＝1,2,…,N)；D_i表示第i梯级所包含的天数；S_i表示第1梯级至第i梯级所包含的总天数(i＝1,2,…,M)；表示概化后第i梯级的平均流量；

每一梯级的平均含沙量应满足：

式中，表示概化后第i梯级的平均含沙量；

若进行非均匀沙计算，则概化后每组沙的悬沙级配应满足：

式中，C_j,k为第j天第k组沙的含沙量。

4.根据权利要求2所述的多参数控制条件下的非恒定水沙过程梯级概化方法，其特征在于：

其中，对于梯级概化后的水位过程，依前述概化的每一梯级的平均流量值，在对应的非恒定水沙过程时段中寻找最接近的水位值，或依最接近的两次该站实测流量值依流量大小对水位进行线性插值，或依该站水位-流量关系由该梯级平均流量插值确定水位，作为本梯级的水位。

5.根据权利要求1所述的多参数控制条件下的非恒定水沙过程梯级概化方法，其特征在于：

其中，在步骤2中，设定大水流量取河段频率20％～10％的洪水，中水流量取河段多年平均流量或平滩流量，小水流量取河段最低通航流量。