[发明专利]多沙河流水库浑水明流与异重流耦合模拟方法

摘要

本发明公开了一种多沙河流水库浑水明流与异重流耦合模拟方法，包括如下步骤根据水库干支流实测断面地形划分干流断面滩槽节点，计算支流底坡和水位库容关系，将模拟区域划分为一组控制体；求解浑水明流控制方程组，使用零维水库法和考虑底坡的异重流倒灌流量公式计算干支流倒回灌流量；使用潜入判别条件判断异重流潜入位置；求解异重流控制方程组；计算干支流冲淤量及水库排沙比。本发明考虑了影响水库冲淤过程的多种水沙运动，能同时模拟明流段和异重流段的水沙输移过程、干支流倒回灌过程；本发明能预测一定入库水沙条件和水库调度过程下的出库水沙过程以及干支流冲淤分布。

主权项

一种多沙河流水库浑水明流与异重流耦合模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)，根据水库干支流实测断面地形划分干流断面滩槽节点，计算支流底坡J和水位库容关系V(zs)；将模拟区域划分为一组控制体；步骤(2)，求解浑水明流控制方程组，使用零维水库法和考虑底坡的异重流倒灌流量公式计算干支流倒回灌流量，具体步骤如下：步骤(2.1)，根据下一时刻的边界条件以及当前时刻的地形和守恒变量Um，计算各控制体交界面上的数值通量F；步骤(2.2)，对于和支流相连的控制单元，使用零维水库法计算下一时刻水位及干支流倒回灌净单宽流量ql，如果该控制单元位置还存在异重流，则用考虑底坡的异重流倒灌流量公式计算倒灌流量qtl；对于不和支流相连的控制体，直接按显式离散格式计算得到步骤(2.3)，完成浑水明流控制方程中第二分量流量、第三分量含沙量的计算得到Um+1，更新后的河底高程zb暂记为步骤(3)，使用潜入判别条件判断异重流潜入位置；从整个模拟区域的上游第一个断面位置开始，逐个计算每一控制体的Um+1是否满足潜入判别条件，若满足则记录下断面号p，将明流段河底高程更新为进入步骤(4)；若所有断面位置的Um+1均不满足潜入判别条件，则令整个计算域内m＝m+1，返回步骤(2)进行下一时段的计算；步骤(4)，求解异重流控制方程组；步骤(4.1)，将作为异重流段上游边界条件，计算异重流控制方程中的数值通量和源项；步骤(4.2)，计算得到下一时刻的和i＝p+1,p+2,...,N，N为模拟区域内的断面个数，如果已经达到模拟的最终时刻，则进入步骤(5)，否则令m＝m+1，返回步骤(2)进行下一时段的计算；步骤(5)，计算干支流冲淤量及水库排沙比。