【技术实现步骤摘要】
基于马斯京根法的河流水沙演算方法
[0001]本专利技术属于河流泥沙计算方法，特别是涉及一种基于马斯京根法的河流水沙演算方法。
技术介绍
[0002]悬移质输运计算是以黄河为代表的多沙河流的重要研究对象。对于黄河这样的大型河道洪水演进中的泥沙计算，目前还缺少快速的水文计算方法。基于水动力学的河流水沙数值模型是黄河干支流河道最主要的水沙计算工具，但河流水沙数值模型结构复杂、计算量大、定解条件多，更不适合大流域水文模型的沟道输沙计算。已有研究将人工神经网络引入到河道水沙输运计算中，和基于物理过程的水动力模型相比，减少了对地形的依赖，但缺少水沙输移机制。而对于一些缺乏实测地形资料的河道，当无法采用水沙数值模型计算输沙过程时，寻找有一定精度的水文方法计算输沙过程，则显得十分必要。另外，应用水文模型计算黄河流域产沙输沙时，一般采用水动力学模型或水文学方法进行河网汇流计算，沟道中多基于恒定流假定进行平衡输沙或不平衡输沙计算，与水流采用非恒定流计算在理论上是相矛盾的。
技术实现思路
[0003]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种基于马斯京根法的河流水沙演算方法。
[0004]技术方案：本专利技术的一种基于马斯京根法的河流水沙演算方法，包括以下步骤：
[0005]S1、确定需要进行计算的目标河段，选择合适的水文站点分别作为目标河段的上游水文站点和下游水文站点，确定两水文站点之间河道长度L；
[0006]S2、收集上游水文站点和下游水文站点的历年水文资料，整编出该两水文站点相同时期内流量和
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于马斯京根法的河流水沙演算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、确定需要进行计算的目标河段，选择合适的水文站点分别作为目标河段的上游水文站点和下游水文站点，确定两水文站点之间河道长度L；S2、收集上游水文站点和下游水文站点的历年水文资料，整编出该两水文站点相同时期内流量和输沙率信息，包括上游水文站点流量序列qu、上游流量时间序列tuq、上游水文站点输沙率序列qSu、上游输沙率时间序列tus、下游水文站点流量序列qd、下游流量时间序列tdq、下游水文站点输沙率序列qSd、下游输沙率时间序列tud；确定两水文站点洪水传播时间，选择整编数据的时间间隔为洪水传播时间的近似值或其近似值的约数；S3、采用线性插值方法规范上游水文站点和下游水文站点的流量和输沙率数据序列，使得数据序列满足上下游水文站点数据为相同时间间隔、相同时刻、相同时段；S4、采用试算法或最小二乘法确定流量演算系数C0、C1、C2的数值；S5、采用马斯京根法流量演算公式对流量过程进行演算，获得下游水文站点流量演算序列；S6、采用马斯京根法输沙率演算公式对输沙过程进行演算，获得下游水文站点输沙率演算序列；马斯京根法输沙率演算公式为：Q
Spd
(t
i+1
)＝C
S,0
Q
Su
(t
i+1
)+C
S,1
Q
Su
(t
i
)+C
S,2
Q
Sd
(t
i
)+C
S,3
S
S
(t
i
),i＝1,2,
…
,N
‑
1其中，C
S,0
～C
S,3
为输沙率演算系数，C
S,0
、C
S,1
、C
S,2
分别与流量演算系数C0、C1、C2取值相同，C
S,3
＝C
S,0
+C
S,1
；S
S
(t
i
)为t
i
时刻河道冲淤源项；Q
Su
(t
i+1
)、Q
Su
(t
i
)分别为t
i+1
、t
i
时刻上游水文站点输沙率；Q
Sd
(t
i
)为t
i
时刻下游水文站点输沙率；Q
Spd
(t
i+1
)为t
i+1
时刻下游水文站点输沙率演算值，构成下游水文站点输沙率演算序列为：QSPD＝{Q
Spd
(t2)，Q
Spd
(t3)，
……
，Q
Spd
(t
N
)}；与下游水文站点输沙率规范序列比较，按照以下可决系数计算公式确定方法的精度：其中，为采用马斯京根法输沙率演算公式计算的输沙率可决系数，输沙率可决系数的数值越接近1，计算精度越高，Q
Spd
(t
i
)为t
i
时刻下游水文站点输沙率演算值；为下游水文站点输沙率规范序列QSD除首项外的平均值。2.根据权利要求1所述的基于马斯京根法的河流水沙演算方法，其特征在于，步骤S2中所述整编出该两水文站点相同时期内流量和输沙率信息，具体为：上游水文站点流量序列qu表示为：qu＝{q
u
(t
uq 1
)，q
u
(t
uq 2
)，q
u
(t
uq 3
)，
……
，q
u
(t
uq n1
)}；对应上游流量时间序列tuq表示为：tuq＝{t
uq 1
，t
uq 2
，t
uq 3
，
……
，t
uq n1
}；其中，t
uq 1
、t
uq 2
、t
uq 3
、t
uq n1
分别表示上游水文站点流量序列顺次第1、2、3、n1的时刻，q
u
(t
uq 1
)、q
u
(t
uq 2
)、q
u
(t
uq 3
)、q
u
(t
uq n1
)分别表示t
uq 1
、t
uq 2
、t
uq 3
、t
uq n1
时刻上游水文站点流量，其流量序列的长度为n1；上游水文站点输沙率序列qSu表示为：qSu＝{q
Su
(t
us 1
)，q
Su
(t
us 2
)，q
Su
(t
us 3
)，
……
，q
Su
(t
us n2
)}；
对应上游输沙率时间序列tus表示为：tus＝{t
us 1
，t
us 2
，t
us 3
，
……
，t
us n2
}；其中，t
us 1
、t
us 2
、t
us 3
、t
us n2
分别表示上游水文站点输沙率序列顺次第1、2、3、n2的时刻，q
Su
(t
us 1
)、q
Su
(t
us 2
)、q
Su
(t
us 3
)、q
Su
(t
us n2
)分别表示t
us 1
、t
us 2
、t
us 3
、t
us n2
时刻上游水文站点输沙率，上游水文站点输沙率序列的长度为n2；下游水文站点流量序列qd表示为：qd＝{q
d
(t
dq 1
)，q
d
(t
dq 2
)，q
d
(t
dq 3
)，
……
，q
d
(t
dq n3
)}；对应下游流量时间序列tdq表示为：tdq＝{t
dq 1
，t
dq 2
，t
dq 3
，
……
，t
dq n3
}；其中，t
dq 1
、t
dq 2
、t
dq 3
、t
dq n3
分别表示下游水文站点流量序列顺次第1、2、3、n3的时刻，q
d
(t
dq 1
)、q
d
(t
dq 2
)、q
d
(t
dq 3
)、q
d
(t
dq n3
)分别表示t
dq 1
、t
dq 2
、t
dq 3
、t
dq n3
时刻下游水文站点流量，下游水文站点流量序列的长度为n3；下游水文站点输沙率序列qSd表示为：qSd＝{q
Sd
(t
ds 1
)，q
Sd
(t
ds 2
)，q
Sd
(t
ds 3
)，
……
，q
Sd
(t
ds n4
)}；对应下游输沙率时间序列tud表示为：tud＝{t
ud 1
，t
ud 2
，t
ud 3
，
……
，t
ud n4
}；其中，t
ud 1
、t
ud 2
、t
ud 3
、t
ud n4
分别表示下游水文站点输沙率序列顺次第1、2、3、n4的时刻，q
Sd
(t
ds 1
)、q
Sd
(t
ds 2
)、q
Sd
(t
ds 3
)、q
Sd
(t
ds n2
)分别表示t
ds 1
、t
ds 2
、t
ds 3
、t
ds n4
时刻下游水文站点输沙率，下游水文站点输沙率序列的长度为n4；洪水传播时间T的计算方法为：根据整编出的两水文站点相同时期内流量和输沙率信息，找出同一场次洪水过程中上游和下游水文站点洪峰对应时刻，根据两者时间差确定该场次洪水传播时间，不同场次洪水的洪水传播时间不同，选择平均值确定两水文站点洪水传播时间T；选择整编数据的时间间隔Δt为洪水传播时间的近似值或其近似值的约数。3.根据权利要求1所述的基于马斯京根法的河流水沙演算方法，其特征在于，步骤S3具体为：取T1为上下游水文站点的流量和输沙率的四个时间序列首项最大值，T1＝max{t
uq 1
，t
us 1
，t
dq 1
，t
ds 1
}，取T2为该四个时间序列末项最小值，T2＝min{t
uq n1
，t
us n2
，t
dq n3
，t
ds n4
}，计算(T2‑
T1)/Δt+1后取其整数作为统一时间序列的长度N；从t1＝T1开始以时间间隔Δt为公差确定统一时间序列为{t1，t2，t3，
……
，t
N
}，其中t1、t2、t3、t
N
分别表示顺次第1、2、3、N的时刻，该时间序列是等差数列，且该时间序列的起止均在上下游水文站点的流量和输沙率的四个时间序列范围内，对于统一时间序列内的任意一项t
i
，i取值为1到N，找到t
i
在上下游水文站点的流量和输沙率的四个时间序列的位置，若t
i
在上游流量时间序列tuq中满足t<...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨飞，江恩慧，王远见，王强，李昆鹏，曲少军，马怀宝，王平，田世民，李凌琪，李新杰，唐凤珍，李洁玉，刘彦晖，孙龙飞，郭秀吉，颜小飞，刘博伦，卢一帆，刘松霖，赵万杰，刘刚，杨洲，李航，董庆豪，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。