[发明专利]一种用于分布式水文模型的复式河道断面概化及计算方法

摘要

本发明公开了一种用于分布式水文模型的复式河道断面概化及计算方法，包括：采用多个倒等腰梯形断面对实测复式河道断面进行拟合，得到各梯形断面的上底宽、下底宽和高的值；根据实测断面数据，拟合断面面积与流域汇流面积曲线，利用该曲线及各子流域汇流面积求各子流域河道断面面积；根据模拟断面和实测断面面积比例，等比缩放拟合梯形断面参数得各子流域河道断面的参数；求每个子流域断面的各梯形断面宽高比和面积及累积梯形断面深和面积；已知过水断面面积和累积梯形断面面积，可求过水断面的水深；已知过水断面水深和累积梯形断面深，可求过水断面面积、湿周、水力半径。本发明提高对复式断面的概化精度；进而提高模型汇流过程模拟精度。

主权项

1.一种用于分布式水文模型的复式河道断面概化及计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10、采集水文断面实测数据，并根据实测数据表现出的河道断面阶梯状特征，采用相应数量的倒等腰梯形断面对该复式河道断面进行拟合，并得到各梯形断面的上底宽T、下底宽B、高H的值；其中，上一个梯形断面的下底宽不小于下一个梯形断面的上底宽，且两者高程相同；步骤S20、根据采集的实测水文断面面积以及其对应的流域汇流面积，拟合得到实测水文断面面积与流域汇流面积的曲线，并利用该曲线及子流域的流域汇流面积，求得无实测数据的其他子流域的河道断面面积；步骤S30、采用河流上最近的上游或下游的实测水文断面的梯形断面概化形状作为各子流域梯形断面概化形状，并根据该子流域河道断面与最近的上游或下游的实测水文断面面积比，对该实测水文断面的各梯形断面参数进行等比例缩放，得到该子流域断面的各概化梯形断面的参数；步骤S40、以分布式水文模型程序读取的格式存储各子流域的梯形断面的概化参数；步骤S50、对每个子流域的概化梯形断面分别求解每个梯形断面宽高比、每个梯形断面面积、累积梯形断面深以及累积梯形断面面积；步骤S60、利用已知子流域河道断面的过水断面面积A_h和累积梯形断面面积，求解该子流域对应的过水断面的水深h′；步骤S70、利用已知子流域河道过水断面的水深h和累积梯形断面深SH_k，求解该子流域对应的过水断面面积A′_h、过水断面湿周χ_h、水力半径R_h；步骤S60具体包括以下步骤：步骤S61、利用已知该子流域河道断面的过水断面面积A_h与该子流域的累积梯形断面面积逐个比较，确定使SA_k＜A_h≤SA_k+1成立时连续累积的梯形断面个数k；步骤S62、根据求得的k值和过水断面的水深h′的计算公式求解h′；步骤S70具体包括以下步骤：步骤S71、利用已知子流域河道过水断面的水深h与该子流域的累积梯形断面深SH_k逐个比较，确定使SH_k＜h≤SH_k+1成立时连续累积的梯形断面个数k；步骤S72、根据求得的k值和过水断面面积A′_h计算公式求解A′_h；步骤S73、根据求得k值和过水断面湿周χ_h的计算公式求解χ_h；步骤S74、根据求得的过水断面湿周χ_h和水力半径R_h计算公式求解R_h；其中，子流域第i个梯形断面宽高比θ_i计算公式为：子流域第i个梯形断面面积A_i计算公式为：A_i＝(θ_i·H_i+B_i)×H_i子流域的累积梯形断面深SH_k的计算公式为：子流域的累积梯形断面面积SA_k的计算公式为：其中，i表示同一个子流域内具体梯形断面的编号；T_i表示该子流域第i个梯形断面的上底宽；B_i表示该子流域第i个梯形断面的下底宽；H_i表示该子流域第i个梯形断面的高；k为累计的梯形断面个数，0≤k≤N，N为该子流域河道断面概化的梯形断面个数；过水断面的水深h′的计算公式为：过水断面面积A′_h计算公式为：A′_h＝SA_k+(θ_k+1·(h‑SH_k)+B_k+1)×(h‑SH_k)；过水断面湿周χ_h计算公式为：水力半径R_h计算公式为：