基于曼宁方程计算地表糙率的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于曼宁方程计算地表糙率的方法，该方法包括测量任意相邻三点的速度、势能与水深值，构建沿程阻力计算模型，计算全水动力学模型的动量平衡方程，采用中心差分格式离散得到地表糙率的计算模型，利用测量数据对地表糙率的计算模型进行求解。本发明专利技术通过构建畦灌条件下地表对水流的沿程阻力计算模型，提高了对畦灌过程的适用性，进而提高了糙率系数的计算准确性。

Method of calculating surface roughness based on Manning equation

【技术实现步骤摘要】
基于曼宁方程计算地表糙率的方法
本专利技术属于畦灌条件下糙率系数计算
，具体涉及一种基于曼宁方程计算地表糙率的方法。
技术介绍
目前，对地表糙率的研究文献很多，但是没有一个能够超出水力学中关于地表糙率的经典描述的。有些文献提到，糙率系数n会随着流态的变化而变化，在这种情况下，显然manning公式已经不适用了，因为无论流态如何变化，度量地表对水流阻力的糙率系数n应该是一个常数，而非水流态的函数，即n≠f(h,u)。这里面隐含着两个概念，一是对于某一确定点周围的区域(尺寸大于某一特征尺度)，糙率系数n不变，对于不同点周围的区域，地表粗糙度的空间变异性会引起糙率系数的变化。在水力学中，沿程阻力与速度之间的关系为，Sf＝λu2(1)式(1)中，λ为沿程阻力系数，它是雷诺数Re的函数，λ＝f(Re)(2)对于圆管来说，雷诺数Re的定义式为，式中，u为水流速度，R为约束水流运动边界的特征尺度，ν为水流的粘性系数。当Re数处于一定的范围时，水流为层流态，此时则沿程阻力Sf是速度u的线性函本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于曼宁方程计算地表糙率的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、在畦灌过程中测量任意相邻三点的速度、势能与水深值；/nS2、构建畦灌条件下地表对水流的沿程阻力计算模型；/nS3、基于沿程阻力计算模型，采用曼宁方程计算地表摩擦力，得到全水动力学模型的动量平衡方程；/nS4、对全水动力学模型的动量平衡方程采用中心差分格式进行离散，得到地表糙率的计算模型；/nS5、利用步骤S1的测量数据对地表糙率的计算模型进行求解。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于曼宁方程计算地表糙率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在畦灌过程中测量任意相邻三点的速度、势能与水深值；
S2、构建畦灌条件下地表对水流的沿程阻力计算模型；
S3、基于沿程阻力计算模型，采用曼宁方程计算地表摩擦力，得到全水动力学模型的动量平衡方程；
S4、对全水动力学模型的动量平衡方程采用中心差分格式进行离散，得到地表糙率的计算模型；
S5、利用步骤S1的测量数据对地表糙率的计算模型进行求解。


2.如权利要求1所述的基于曼宁方程计算地表糙率的方法，其特征在于，所述步骤S1中，在任意相邻的三个测量点分别设置测尺和皮托管，在设定时间内测量得到各测量点的速度、势能与水深值物理量时间序列，并对物理量时间序列进行统计平均处理。


3.如权利要求2所述的基于曼宁方程计算地表糙率的方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
基于阻力平方区理论，根据不同特征尺度对畦灌过程中畦灌水流的影响，构建畦灌条件下地表对水流...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨恒月，戴玮，史源，章少辉，白美健，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11