一种库区沿程流量预测方法技术

一种库区沿程流量预测方法包括参数测定、模型计算；所述的参数测定，测定库区流量、水深、水位、区域坐标数据；所述的模型计算，包括水流运动控制方程、数值解法、定解条件。本发明专利技术的优点是，通过建立一个库区沿程流量预测模型，可对出库区沿程及其下游流量进行预测。可对出库区沿程及其下游流量进行预测。可对出库区沿程及其下游流量进行预测。

【技术实现步骤摘要】
一种库区沿程流量预测方法


[0001]本专利技术涉一种库区沿程流量预测，特别涉及一种受梯级水库调度影响下的下游水库沿程流量预测方法。

技术介绍

[0002]庙河至宜昌河段水文特性受三峡、葛洲坝两大枢纽调蓄影响明显，水文条件变化频繁且复杂。准确计算两枢纽下泄流量，探明三峡下泄非恒定流对葛洲坝库区各段水文条件和葛洲坝坝前运行水位的影响规律，明确葛洲坝水库的反调节影响等，这些是做好“两坝”防洪、发电调度和水文测报工作的基础，运用公式可以进行预测库区沿程流量模型，能极大的提高预测的准确性与工作效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种库区沿程流量预测方法，通过建立一个库区沿程流量预测模型，可对出库区沿程及其下游流量进行预测。
[0004]实现本专利技术目的技术方案是，一种库区沿程流量预测方法包括参数测定、模型计算；
[0005]所述的参数测定，测定库区流量、水深、水位、区域坐标数据；
[0006]所述的模型计算，包括水流运动控制方程、数值解法、定解条件；
[0007]1)水流运动控制方程：
[0008]正交曲线贴体坐标系下，二维水流数学模型中的基本控制方程如下：
[0009]水流连续方程：
[0010][0011]ξ方向水流动量方程：
[0012][0013]η方向水流动量方程：
[0014][0015]式中：ξ、η分别表示正交曲线贴体坐标系中二个坐标；
Z
表示水位；h表示水深；n为糙率系数；g为重力加速度；u、v分别表示沿ξ、η方向的流速；υ与ε分别为层流运动粘滞性系数和紊动运动粘滞性系数，二者相比一般可忽略不计；J＝C
ξ
C
η
，C
ξ
、C
η
分别表示正交曲线坐标系中的拉梅系数：
[0016][0017]A、B的表达式如下：
[0018][0019]2)数值解法:
[0020]比较1～1、1
‑
2、1
‑
3三个方程，形式是相似的，可表达成如下的通用格式：
[0021][0022]「为扩散系数，上述1～1、1
‑
2、1
‑
3三个方程的差别是源项S里面，在运用控制体积法求解上式时，为了使计算收敛或加快收敛，需要对源项进行负坡线性化，即：
[0023]S＝S
p
ψ
p
+S
c
[0024]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
5)
[0025]负线性化后，经过进一步推导1
‑
6、1
‑
7、1
‑
8、1
‑
9公式，
[0026]S
p
方程：ξ方向运动方程：
[0027]η方向运动方程：
[0028]S
c
方程：ξ方向运动方程：
[0029]η方向运动方程：
[0030]对控制容积进行积分，可得如下统一形式的离散格式：
[0031]a
P
ψ
P
＝a
E
ψ
E
+a
W
ψ
W
+a
N
ψ
N
+a
S
ψ
S
+b
[0032]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
10)
[0033]a
P
ψ
P
＝a
E
ψ
E
+a
W
ψ
W
+a
N
ψ
N
+a
S
ψ
S
+b
[0034]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
11)
[0035]其中，大写字母表示所研究变量所在节点，小写字母表示相应的界面,各系数表达式为：
[0036]a
E
＝D
e
A(|P
Δe
|)+[|
‑
F
e
,0|]、a
W
＝D
w
A(|P
Δw
|)+[|F
w
,0|][0037]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
12)
[0038]a
N
＝D
n
A(|P
Δn
|)+[|
‑
F
n
,0|]、a
S
＝D
s
A(|P
Δs
|)+[|F
s
,0|][0039]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
13)
[0040]a
P
＝a
E
+a
W
+a
N
+a
S
+JΔV/Δt
‑
S
P
JΔV
[0041]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
14)
[0042][0043]计算符号A(|P
Δ
|)＝[|0,(1
‑
0.1|P
Δ
|)5|]，[|F
w
,0|]＝max(F
w
,0)
ꢀꢀꢀ
(1
‑
16)
[0044][0045]F
e
＝(uC
η
)
e
Δη,F
w
＝(uC
η
)
w
Δη,F
n
＝(vC
ξ
)
n
Δξ,F
s
＝(vC
ξ
)
s
Δξ，P
Δ
＝F/D
[0046]其中，Δξ、Δη、δξ、δη分别表示控制体的长度和高度、控制节点之间纵向和横向距离；
[0047]上述各系数因为包含有未知量，因此需要给定初值后，求解各变量，然后更新系数，再次求解，依此不断迭代，直至求出收敛解,由于在求解流场时流场水位未知，水位的梯度是隐藏在动量方程的源项里,若要求解，需要将连续性方程在控制体内积分，然后u、v、h同时求解，这样将需要消耗巨大的资源，因此通常采用分离式求解，通过假定一个水位场之后，在通过一定的办法进行压力修正；
[0048]3)定解条件
[0049]3.1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种库区沿程流量预测方法，其特征是：所述的方法包括参数测定、模型计算；所述的参数测定，测定库区流量、水深、水位、区域坐标数据；所述的模型计算，包括水流运动控制方程、数值解法、定解条件；1)水流运动控制方程：正交曲线贴体坐标系下，二维水流数学模型中的基本控制方程如下：水流连续方程：ξ方向水流动量方程：η方向水流动量方程：η方向水流动量方程：式中：ξ、η分别表示正交曲线贴体坐标系中二个坐标；Z表示水位；h表示水深；n为糙率系数；g为重力加速度；u、v分别表示沿ξ、η方向的流速；υ与ε分别为层流运动粘滞性系数和紊动运动粘滞性系数，二者相比一般可忽略不计；J＝C
ξ
C
η
，C
ξ
、C
η
分别表示正交曲线坐标系中的拉梅系数：A、B的表达式如下：2)数值解法:比较1～1、1
‑
2、1
‑
3三个方程，形式是相似的，可表达成如下的通用格式：「为扩散系数，上述1～1、1
‑
2、1
‑
3三个方程的差别是源项S里面，在运用控制体积法求解上式时，为了使计算收敛或加快收敛，需要对源项进行负坡线性化，即：
S＝S
p
ψ
p
+S
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
5)负线性化后，经过进一步推导1
‑
6、1
‑
7、1
‑
8、1
‑
9公式，S
p
方程：ξ方向运动方程：η方向运动方程：S
c
方程：ξ方向运动方程：η方向运动方程：对控制容积进行积分，可得如下统一形式的离散格式：a
P
ψ
P
＝a
E
ψ
E
+a
W
ψ
W
+a
N
ψ
N
+a
S
ψ
S
+b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
10)a
P
ψ
P
＝a
E
ψ
E
+a
W
ψ
W
+a
N
ψ
N
+a
S
ψ
S
+b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
11)其中，大写字母表示所研究变量所在节点，小写字母表示相应的界面,各系数表达式为：a
E
＝D
e
A(|P
△
e
|)+[|
‑
F
e
,0|]、a
W
＝D
w
A(|P
△
w
|)+[|F
w
,0|]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
12)a
N
＝D
n
A(|P
△
n
|)+[|
‑
F
n
,0|]、a
S
＝D
s
A(|P
...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫金波，李秋平，侯爱中，胡琼方，刘天成，王宝成，牛兰花，陶治，谭尧耕，邹涛，石明波，田苏茂，胡焰鹏，伍勇，
申请(专利权)人：水利部信息中心，
类型：发明
国别省市：