[发明专利]一种水库常年回水区淤积泥沙粒径的计算方法

权利要求书

1.一种水库常年回水区淤积泥沙粒径的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用水库库区内布设的横断面来表征水库的三维形态，所述横断面形态通过桩点距和河底高程来表征；桩点距即为横断面线上距离起始点的距离；河道高程即为桩点距对应的河底海拔高度；

S2、确定水库常年回水区；所述水库常年回水区是从水库坝址向上游延伸，一直到所述横断面的深泓点高程与水库死水位相等的位置，所述深泓点为横断面线上河底高程的最低点；

S3、排除床沙数据中非河道因素的影响；

S4、河道里程的确定；所述河道里程是以水库坝址为零点，沿着水库河道中心线，向上延伸的公里数；所述河道中心线通过各横断面线的中点连线来确定；

S5、划定泥沙细化急剧区与泥沙细化平缓区；在所述水库常年回水区的上段，为泥沙细化急剧区；在所述水库常年回水区的下段，为泥沙细化平缓区；

S6、建立所述泥沙细化急剧区和泥沙细化平缓区的数学模型，并利用最小二乘法确定模型的各个系数；

所述S1中，设所述横断面的数据集为：

其中，分别为第河道断面的起始点、终止点的地理坐标；

为第个河道断面第点桩点距、河底高程。

2.根据权利要求1所述的一种水库常年回水区淤积泥沙粒径的计算方法，其特征在于，所述S2中，

第个横断面的深泓点的表达式为：

其中，为第个河道断面深泓点；为深泓点桩点距、河底高程，为深泓点对应的点号；

将水库沿程布设的各断面河道深泓点组成河道断面深泓点的数据集为：

其中，为水库沿程布设的各河道横断面深泓点数据集；为第个断面深泓点；将水库沿程布设的各河道断面深泓点与水库死水位比较；

当时，则第个断面所在位置即为常年回水区末端；式中，为水库死水位。

3.根据权利要求2所述的一种水库常年回水区淤积泥沙粒径的计算方法，其特征在于，所述S3中：

设各所述床沙粒径数据集为：

其中，为第个床沙所在位置横、纵坐标；、分别床沙粒径、河道里程，为床沙个数；

当床沙斜率为负时，即：

则判断该点床沙受非河道因素干扰。

4.根据权利要求3所述的一种水库常年回水区淤积泥沙粒径的计算方法，其特征在于，所述S4中，所述河道里程是以水库坝址为零点，向上游沿着水库河道中泓线来确定；

设水库坝址所在位置的坐标为：

床沙坐标为：

设所述床沙所在位置下游和上游的断面序号为；

计算第一个断面与坝址距离；

其中，为第一个断面与坝址距离；

计算各断面间距

其中，为第，个河道断面间距；

计算第个床沙至序号为断面间距：

其中，第个床沙至序号为断面间距；、分别为序号断面起始点、终止点横坐标；、分别为序号断面起始点、终止点纵坐标；

则，第个床沙所在里程的计算为：

。

5.根据权利要求4所述的一种水库常年回水区淤积泥沙粒径的计算方法，其特征在于，所述S5中，水库常年回水区内，泥沙细化急剧区与泥沙细化平缓区的划分如下：

排除干扰因素后，床沙河道里程与粒径曲线斜率判断的斜率为：

当斜率位于区间（0,0.5]则为泥沙细化平缓区；

当斜率位于区间（0.5，∞）则为泥沙细化急剧区。

6.根据权利要求5所述的一种水库常年回水区淤积泥沙粒径的计算方法，其特征在于，所述S6中，泥沙细化急剧区和泥沙细化平缓区的数学模型为：

为泥沙细化平缓区；

为泥沙细化急剧区。

7.根据权利要求6所述的一种水库常年回水区淤积泥沙粒径的计算方法，其特征在于，所述S6中，模型的各个系数为：

设二次多项式数学模型式为；

为水库沿程床沙粒径，为床沙相应河道里程；

为多项式系数；

利用床沙数据集，确定均方误差：

为均方误差模型，，为床沙数据集中第个数据；

建立床沙里程与粒径法方程：

，

式中，为里程矩阵，为的转置矩阵；

解法方程，计算数学模型系数分别为：

。