[发明专利]一种陡坎河床洪水冲刷演变模拟方法及系统

摘要

本发明实施例提供了一种陡坎河床洪水冲刷演变模拟方法和系统。采用空间离散分项混合法对水流向量方程进行处理；采用Godunov‑Riemann格式对进行空间离散分项混合法处理的水流向量方程求解，获取关于变量U的解；采用差分法离散求解源项S中的水面梯度并针对水面梯度获取离散后的水面梯度项，对离散后的水面梯度项进行间断点的空间数值重构，进一步求解右界面水位临界值和左界面水位临界值根据推移质泥沙输运方程求解单宽输沙率qs，对河床变形方程采用后差分格式的有限差分法离散；再根据所述单宽输沙率qs，和修正后的变量U,求解河床面高程zb；提供的方法可实现洪水作用下跌坎河床演变过程的高精度和高效率数值模拟，且对季节性河流干、湿河床行洪及河床冲淤过程都能正确求解。

主权项

一种陡坎河床洪水冲刷演变模拟方法，其特征在于，包括：采用空间离散分项混合法对水流向量方程：进行处理；其中，变量通量源项其中，为水面梯度，y为水位，y＝h+zb；h为水深；q＝uh，即单宽流量；u为水深平均流速；S0和Sf分别为底部坡度和摩阻坡度；g为重力加速度；采用Godunov‑Riemann格式对进行空间离散分项混合法处理的水流向量方程求解，获取关于变量U的解；采用差分法离散求解源项S中的水面梯度并针对水面梯度获取离散后的水面梯度项，对离散后的水面梯度项进行间断点的空间数值重构，进一步求解右界面水位临界值和左界面水位临界值其中，下角标i表示计算空间点循环指标；根据推移质泥沙输运方程求解单宽输沙率qs；其中，Δ为水流和泥沙的相对密度差，d50为泥沙中值粒径，τ*为无量纲的水流切应力，为无量纲的泥沙临界起动切应力；对河床变形方程：采用后差分格式的有限差分法离散；得到方程：再根据所述单宽输沙率qs，和修正后的变量U,求解河床面高程zb；其中，Δt表示时间步长，Δx表示空间步长，λ为河床孔隙率，n表示计算时间步循环指标，表示空间点i、时间步n的河床面高程，表示空间点i、时间步n的单宽输沙率。