一种闸控条件下的分汊河道水资源调度方法技术

本发明专利技术公开了一种闸控条件下的分汊河道水资源调度方法，包括：步骤1：根据布金汉定理，选择流量、下游水位、闸门开度为基本物理量；步骤2：根据宽顶堰平板闸门水力学计算公式进行计算各分汊河道流量，步骤3：计算得到闸孔自由出流分流比；步骤4：计算得到闸孔淹没出流分流比，步骤5：计算得到明渠出流分流比；步骤6：同时有闸孔自由出流、闸孔淹没出流、明渠均匀流，各分汊河道分流比。本发明专利技术通过测得流量、下游水位、闸门开度等基本物理量，计算出合理的闸的开度，便于合理规划各个闸的分流比。

【技术实现步骤摘要】
一种闸控条件下的分汊河道水资源调度方法
本专利技术涉及一种闸控条件下的分汊河道水资源调度方法，属于水利工程技术

技术介绍
在山丘区等难以进行水文测量地区，由于资源紧缺或道路障碍等难以克服，需对水闸控制下的分汊河道进行水资源调度时，难以进行合理调度。若调度不合理，将会形成地区水资源浪费、供水紧张、灌溉困难等危害山区人们的正常生产生活的现象。若调度合理，不仅使得人们用水丰足，而且还会产生额外的水资源价值，将会对地区的发展起到积极的推动作用。设闸的分汊河道水资源科学调度的重要参数是分汊河道的分流比，在测量困难的分汊河道地区若能在非测量情况下获得分流比，将会对地区的水资源调度起到积极效果。但是，目前还没有能够准确调度设闸的分汊河道水资源。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种闸控条件下的分汊河道水资源调度方法，其具体技术方案如下：一种闸控条件下的分汊河道水资源调度方法，包括以下操作步骤：步骤1：根据布金汉定理，选择流量、下游水位、闸门开度为基本物理量，则物理过程可由无因次方程组成的关系式来描述；步骤2：若三座水闸的泄流为窝顶堰上的闸孔自由出流，由水闸的上游最高水位面的断面的高度为片和水闸的闸口下游的最低水位面的收缩断面断面高度为hc列能量方程，得：式中v0为闸前行进水流；vc为收缩断面流速；ζ为闸孔局部阻力系数，令H0为闸前总水头；式中，称为闸孔流速系数，取值范围为0.95～1.0；收缩断面水深hc＝ε1e，式中ε1垂向收缩系数，由板闸门的垂向收缩系数ε1值表查得，表中垂向收缩系数ε1是儒可夫斯基根据流体力学理论得到的解答。表平板闸门的垂向收缩系数ε1值设闸孔宽度为b，由连续方程得式中，亦称为流量系数，平板闸门设通过闸1、闸2、闸3流量为Q1、Q2、Q3设相对开度可转换为：步骤3：计算得到3座闸孔自由出流分流比s：步骤4：若三座水闸的泄流为宽顶堰上的闸孔为淹没出流，h″c按矩形明渠水跃的共轭水深计算公式，为宽顶堰上闸孔淹没出流流量公式为式中σs淹没系数，可查相关图表。步骤5：若三座水闸全开处于明渠均匀出流，宽顶堰上闸孔均匀出流流量公式为：式中A为过流面积，i渠道底坡，n粗糙系数，χ湿周，R水力半径。所述步骤1中流量、下游水位、闸门开度的基本物理量的关系为：k+1个基本物理量之间的关系式为：式中α为无量纲系数，i为项数a，b，c，d……n的指数。选其中的N1，N2，N3为基本物理量，则[N]＝[N1]x[N2]y[N3]z[N1]＝[N1]x1[N2]y1[N3]z1[N2]＝[N1]x2[N2]y2[N3]z2[N3]＝[N1]x3[N2]y3[N3]z3[Nk]＝[N1]xk[N2]yk[N3]zk普遍方程式：式中π，π1，π2…πk为无因次比例系数。由因次的和谐型可知，π1＝π2＝π3＝1代入普通方程式可得：由因次的和谐必：一般式：f＝(1·1·1π1π2π3……πk)其中：若推广至n支分汊河道，第i支汊河道闸孔自由出流分流比为：。若推广至j支分汊河道，第j支分汊河道闸孔淹没出流的分流比为：。若推广至k支分汊河道，第k支分汊河道明渠均匀流的分流比为：。若一次泄流中同时有闸孔自由出流、闸孔淹没出流、明渠均匀流，各分汊河道分流比分别为：。本专利技术的有益效果是：本专利技术，通过有闸孔自由出流、闸孔淹没出流、明渠等不同工况闸控条件下的分汊河道分流比简便计算方法，在测量困难的分汊河道地区能在非测量情况下获得分流比，使得设闸的分汊河道水资源得到科学调度，将会对地区的水资源调度起到积极效果。不仅使得人们用水丰足，而且还会产生额外的水资源价值，将会对地区的发展起到积极的推动作用。附图说明图1是本专利技术的宽顶堰平板闸门自由出流示意图，图2是本专利技术的宽顶堰平板闸门淹没出流示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术。应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。一种闸控条件下的分汊河道水资源调度方法，其特征在于包括以下操作步骤：步骤1：根据布金汉定理，选择流量、下游水位、闸门开度为基本物理量，则物理过程可由无因次方程组成的关系式来描述；流量、下游水位、闸门开度的基本物理量的关系为：k+1个基本物理量之间的关系式为：式中α为无量纲系数，i为项数a，b，c，d……n的指数。选其中的N1，N2，N3为基本物理量，则[N]＝[N1]x[N2]y[N3]z[N1]＝[N1]x1[N2]y1[N3]z1[N2]＝[N1]x2[N2]y2[N3]z2[N3]＝[N1]x3[N2]y3[N3]z3[Nk]＝[N1]xk[N2]yk[N3]zk普遍方程式：式中π，π1，π2…πk为无因次比例系数。由因次的和谐型可知，π1＝π2＝π3＝1代入普通方程式可得：由因次的和谐必：一般式：f＝(1·1·1π1π2π3……πk)其中：步骤2：若三座水闸的泄流为宽顶堰上的闸孔为自由出流，参见图1，由水闸的上游最高水位面的断面和水闸的闸口下游的最低水位面的收缩断面断面列能量方程，得式中v0闸前行进水流；vc收缩断面流速；ζ闸孔局部阻力系数。令H0为闸前总水头；式中，称为闸孔流速系数，取值范围为0.95～1.0；收缩断面水深hc＝ε1e，式中ε1垂向收缩系数，由板闸门的垂向收缩系数ε1值表查得，表中垂向收缩系数ε1是儒可夫斯基根据流体力学理论得到的解答。表平板闸门的垂向收缩系数ε1值设闸孔宽度为b，由连续方程得式中，亦称为流量系数，平板闸门设通过闸1、闸2、闸3流量为Q1、Q2、Q3设相对开度可转换为步骤3：计算得到3座闸孔自由出流分流比s步骤4：若推广至n支分汊河道，第i支汊河道闸孔自由出流分流比为：。步骤5：若三座水闸的泄流为宽顶堰上的闸孔为淹没出流，参见图2宽顶堰平板闸门淹没出流h″c按矩形明渠水跃的共轭水深计算公式，为宽顶堰上闸孔淹没出流流量公式为式中σs淹没系数，可查相关图表。步骤6：若推广至j支分汊河道，第j支分汊河道闸孔淹没出流的分流比为：。步骤7：若三座水闸全开处于明渠均匀出流，宽顶堰上闸孔均匀出流流量公式为：式中A为过流面积，i渠道底坡，n粗糙系数，χ湿周，R水力半径。步骤8：若推广至k支分汊河道，第k支分汊河道明渠均匀流的分流比为：。步骤9：若一次泄流中同时有闸孔自由出流、闸孔淹没出流、明渠均匀流，各分汊河道分流比分别为：。本专利技术方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上述依据本专利技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项专利技术技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项专利技术的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种闸控条件下的分汊河道水资源调度方法，其特征在于包括以下操作步骤：步骤1：根据布金汉定理，选择流量、下游水位、闸门开度为基本物理量，则物理过程可由无因次方程组成的关系式来描述；步骤2：若水闸的泄流为宽顶堰上的闸孔自由出流，由水闸的上游最高水位面的断面的高度为H和水闸的闸口下游的最低水位面的收缩断面断面高度为hc列能量方程，得：

【技术特征摘要】
1.一种闸控条件下的分汊河道水资源调度方法，其特征在于包括以下操作步骤：步骤1：根据布金汉定理，选择流量、下游水位、闸门开度为基本物理量，则物理过程可由无因次方程组成的关系式来描述；步骤2：若水闸的泄流为宽顶堰上的闸孔自由出流，由水闸的上游最高水位面的断面的高度为H和水闸的闸口下游的最低水位面的收缩断面断面高度为hc列能量方程，得：式中：H——闸前水头；v0——为闸前行进水流；vc——为收缩断面流速；ζ——为闸孔局部阻力系数；hc——收缩断面水深；α——闸前动能改正系数；αc——闸后动能改正系数；g——重力加速度。图中：H——闸前水头；e——闸孔开度，v0——为闸前行进水流；vc——为收缩断面流速；ht——下游水深；1-1——闸前断面；C-C——收缩断面；令H0为闸前总水头；式中，称为闸孔流速系数，取值范围为0.95～1.0；收缩断面水深hc＝ε1e，式中ε1——垂向收缩系数，垂向收缩系数ε1由查板闸门的垂向收缩系数ε1值表得到，设闸孔宽度为b，由连续方程得：式中，亦称为流量系数，平板闸门Q为流量，Ac为C-C断面面积，b为水闸净宽、h为水深、为闸孔流速系数、ε1为垂向收缩系数，e为闸孔开度；设通过闸1、闸2、闸3流量为Q1、Q2、Q3设相对开度可转换为：步骤3：计算得到闸1、闸2和闸3三座闸孔自由出流分流比S1、S2和S3：步骤4：若三座水闸的泄流为宽顶堰上的闸孔为淹没出流，h″c按矩形明渠水跃的共轭水深计算公式，为宽顶堰上闸孔淹没出流流量公式为式中σs淹没系数，可查平面闸门收缩系数表；步骤5：若三座水闸全开处于明渠均匀出流，宽顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋为威，逄勇，傅星乾，宋达昊，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32