基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统，涉及水利工程技术领域，解决了现有技术中物理模型试验受制于平面比尺与垂直比尺等先天条件的制约，进行长系列试验时耗时较多，严重影响工期的问题。本发明专利技术的水库和/或河道冲淤模拟系统包括数学模型单元和物理模型单元，数学模型单元与物理模型单元连接，数学模型单元基于采集到的水库和/或河道参数计算水库和/或河道的地形数据，并且数学模型单元将计算结果传输给物理模型单元；物理模型单元基于接收到的数学模型单元的计算结果调控物理模型的进水量和/或加沙量。本发明专利技术的系统通过数学模型单元和物理模型单元的交替混合，可节省大量物理模型试验时间。

【技术实现步骤摘要】
基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统
本专利技术涉及水利工程
，尤其涉及一种基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统。
技术介绍
物理模型因具有可重现历史状况、弥补和扩充测验资料、多方案比选、局部问题细化、未来问题预测等优点，是研究边界条件复杂、三维性较强的问题的重要手段。物理模型的时间比尺受制于平面比尺与垂直比尺，平面比尺与垂直比尺一旦确定，模型的时间比尺也即基本确定。然而，物理模型受制于平面比尺与垂直比尺等先天条件的制约，长系列试验时耗时较多，严重影响工期。因此，提供一种可节省水库模型试验时间的模拟系统成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。而基于非恒定运动方程与水沙输移基本规律如异重流、洪峰增值等理论成果，以及物理模型试验观测成果，建立水库或河道准二维数学模型，可与水库或河道物理模型试验互为补充，在数学模型进行多年计算后，将地形数据铺制于物理模型中，开展后续物理模型试验，也可推荐运用方案开展物理模型试验，有望节省水库模型试验时间。为此，急需提供一种基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统。
技术实现思路
本专利技术的其中一个目的是提出一种基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统，解决了现有技术中物理模型试验受制于平面比尺与垂直比尺等先天条件的制约，进行长系列试验时耗时较多，严重影响工期的技术问题。本专利技术优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统，包括数学模型单元和物理模型单元，所述数学模型单元与所述物理模型单元连接，其中，所述数学模型单元基于采集到的水库和/或河道参数计算水库和/或河道的地形数据，并且所述数学模型单元将计算结果传输给所述物理模型单元；所述物理模型单元基于接收到的所述数学模型单元的计算结果调控物理模型的进水量和/或加沙量。根据一个优选实施方式，所述数学模型单元包括参数采集模块、输入模块、计算模块和输出模块，其中，所述参数采集模块用于采集水库和/或河道参数，所述输入模块与所述计算模块连接，并且所述输入模块用于将采集的水库和/或河道参数输入所述计算模块，所述计算模块还与所述输出模块连接，所述计算模块基于接收到的水库和/或河道参数计算水库和/或河道的地形数据，并将计算结果发送给所述输出模块。根据一个优选实施方式，所述参数采集模块用于采集水库和/或河道的区域地形网格、糙率、入库流量、含沙量和坝前水位中的一个或多个参数。根据一个优选实施方式，所述计算模块基于水库和/或河道的参数，利用圣维南方程组计算出水库和/或河道的地形数据，其中，水库和/或河道的地形数据包括水库和/或河道的沿程断面流量、含沙量、河床冲淤变化和流速流场中的一个或多个数据。根据一个优选实施方式，所述物理模型单元包括调控模块和物理模型模块，其中，所述调控模块与所述数学模型单元的输出模块连接，所述调控模块还与所述物理模型模块连接，并且所述调控模块用于接收所述输出模块输出的所述数学模型单元的计算结果并基于所述计算结果调控所述物理模型模块的进水量和/或加沙量。根据一个优选实施方式，所述物理模型模块包括物理模型组件、供水组件和加沙组件，其中，所述物理模型组件为水库和/或河道的三维物理模型；所述供水组件和所述加沙组件与所述调控模块连接，并且所述供水组件和所述加沙组件基于所述调控模块输出的调控指令调控向所述物理模型组件加入的水量和/或沙量。根据一个优选实施方式，所述供水组件设置于所述物理模型组件的进口处，并且所述供水组件用于向所述物理模型组件供水。根据一个优选实施方式，所述物理模型组件的进口处设置有混合池，所述加沙组件包括清水组件和浑水组件，其中，所述清水组件用于将清水输送至所述混合池中，所述浑水组件用于将含沙浑水输送至所述混合池中，并且清水和含沙浑水在所述混合池中混合后进入所述物理模型组件中。根据一个优选实施方式，所述清水组件包括电磁流量计和清水输送管道，其中，所述电磁流量计用于控制清水流量，并经所述清水输送管道输送至所述混合池中。根据一个优选实施方式，所述浑水组件包括搅拌池、浑水输送管道和浑水储存箱，其中，所述搅拌池用于配置含沙浑水，含沙浑水经所述浑水输送管道输送至所述浑水储存箱，所述浑水储存箱用于控制进入所述混合池中的浑水流量。本专利技术提供的基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统至少具有如下有益技术效果：本专利技术的水库和/或河道冲淤模拟系统，包括数学模型单元和物理模型单元，首先通过数学模型单元计算水库和/或河道的地形数据，可获得水库和/或河道的水沙运动规律以及淤积形态的变化过程等，将该计算结果用于调控物理模型的进水量和/或加沙量，可节省物理模型试验时间。另一方面，通过数学模型单元，还可预先进行多方案计算，再从中筛选出适合方案进行物理模型试验，可明显减小物理模型试验的工作量，节省大量物理模型试验时间。即本专利技术的水库和/或河道冲淤模拟系统，通过数学模型单元和物理模型单元的交替混合，可节省大量物理模型试验时间，解决了现有技术中物理模型试验受制于平面比尺与垂直比尺等先天条件的制约，进行长系列试验时耗时较多，严重影响工期的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统的一个优选实施方式模块示意图图2是本专利技术物理模型模块一个优选实施方式的平面布置图。图中：1、数学模型单元；11、参数采集模块；12、输入模块；13、计算模块；14、输出模块；2、物理模型单元；21、调控模块；22、物理模型模块；221、物理模型组件；222、供水组件；223、加沙组件。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。下面结合说明书附图1和2对本实施例基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统进行详细说明。本实施例基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统，包括数学模型单元1和物理模型单元2，数学模型单元1与物理模型单元2连接，如图1所示。其中，数学模型单元1基于采集到的水库和/或河道参数计算水库和/或河道的地形数据，并且数学模型单元1将计算结果传输给物理模型单元2。物理模型单元2基于接收到的数学模型单元1的计算结果调控物理模型的进水量和/或加沙量。优选的，数学模型单元1计算得到的水库和/或河道的地形数据可以是水库本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统，其特征在于，包括数学模型单元(1)和物理模型单元(2)，所述数学模型单元(1)与所述物理模型单元(2)连接，其中，/n所述数学模型单元(1)基于采集到的水库和/或河道参数计算水库和/或河道的地形数据，并且所述数学模型单元(1)将计算结果传输给所述物理模型单元(2)；/n所述物理模型单元(2)基于接收到的所述数学模型单元(1)的计算结果调控物理模型的进水量和/或加沙量。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统，其特征在于，包括数学模型单元(1)和物理模型单元(2)，所述数学模型单元(1)与所述物理模型单元(2)连接，其中，
所述数学模型单元(1)基于采集到的水库和/或河道参数计算水库和/或河道的地形数据，并且所述数学模型单元(1)将计算结果传输给所述物理模型单元(2)；
所述物理模型单元(2)基于接收到的所述数学模型单元(1)的计算结果调控物理模型的进水量和/或加沙量。


2.根据权利要求1所述的基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统，其特征在于，所述数学模型单元(1)包括参数采集模块(11)、输入模块(12)、计算模块(13)和输出模块(14)，其中，
所述参数采集模块(11)用于采集水库和/或河道参数，
所述输入模块(12)与所述计算模块(13)连接，并且所述输入模块(12)用于将采集的水库和/或河道参数输入所述计算模块(13)，
所述计算模块(13)还与所述输出模块(14)连接，所述计算模块(13)基于接收到的水库和/或河道参数计算水库和/或河道的地形数据，并将计算结果发送给所述输出模块(14)。


3.根据权利要求2所述的基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统，其特征在于，所述参数采集模块(11)用于采集水库和/或河道的区域地形网格、糙率、入库流量、含沙量和坝前水位中的一个或多个参数。


4.根据权利要求2所述的基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统，其特征在于，所述计算模块(13)基于水库和/或河道的参数，利用圣维南方程组计算出水库和/或河道的地形数据，其中，
水库和/或河道的地形数据包括水库和/或河道的沿程断面流量、含沙量、河床冲淤变化和流速流场中的一个或多个数据。


5.根据权利要求1至4之一所述的基于数学模型与物理模型的水库和/或河道冲淤模拟系统，其特征在于，所述物理模型单元(2)包括调控模块(21)和物理模型模块(22)，其中，
所述调控模块(21)与所述数学模型单元(1)的输出模块(14)连接，所述调...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，夏润亮，余欣，万占伟，夏军强，张俊华，陈书奎，马怀宝，王增辉，金锦，王敏，朱敏，刘启兴，李斌，杨无双，吴腾，冯兴凯，余彦，李冰，
申请(专利权)人：黄河水利委员会黄河水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：河南;41