一种基于水库调洪耦合水动力的溃坝洪水仿真方法及系统技术方案

技术编号:39162802 阅读:23 留言:0更新日期:2023-10-23 15:03
本发明专利技术公开了一种基于水库调洪耦合水动力的溃坝洪水仿真方法及系统,属于水库调洪技术领域。现有的溃决洪水分析方案,没有涉及如何得到洪水演进分析模块的模型参数,影响溃决洪水的准确仿真。本发明专利技术的一种基于水库调洪耦合水动力的溃坝洪水仿真方法,通过构建地形概化模型、水库调洪模型、水库参数率定模型、溃坝耦合仿真模型,实现基于水库调洪耦合水动力的溃坝洪水仿真,从而有效提高溃坝洪水仿真方案的准确性,便于用户对溃坝洪水进行准确仿真,利于溃坝洪水仿真方案的推广使用。并且本发明专利技术能实现水库调洪模型的模型参数率定,并可以根据水库的不同以及水库概化地形信息的不同,得到不同的模型参数,从而可以有效减少溃坝仿真方案的计算误差。方案的计算误差。方案的计算误差。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水库调洪耦合水动力的溃坝洪水仿真方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种基于水库调洪耦合水动力的溃坝洪水仿真方法及系统,属于水库调洪


技术介绍

[0002]中国专利(CN110219277B)公开了一种坝系溃决洪水分析系统,包括:坝系的拓扑分析模块、数据收集模块、单个水坝的分析模块、洪水演进分析模块和预测模块;所述坝系的拓扑分析模块用于确定坝系中水坝的分级;所述数据收集模块用于收集坝系中水坝的信息;所述单个水坝的分析模块,用于建立水坝的水位模型,根据水坝的水位模型及坝体的建筑参数数据确定水坝的溃漫状态模型;所述洪水演进分析模块,用于分析洪水从低分级水坝流向高分级水坝的过程,根据低分级水坝的出流量计算其下游高分级水坝的入流量;所述预测模块,用于预测洪水在演进过程中,若水坝溃决,预测是否会造成下游水坝的溃决以及预测下游溃决水坝的溃决时间、溃决洪水的洪峰流量。
[0003]但上述溃决洪水分析方案,通过设置洪水演进分析模块计算下游高分级水坝的入流量,但没有涉及如何得到洪水演进分析模块的模型参数,更没有公开如何对模型参数进行率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水库调洪耦合水动力的溃坝洪水仿真方法,其特征在于:包括以下内容:获取待溃坝仿真的某水库参数;利用预先构建的地形概化模型,对水库参数进行处理,获得水库概化地形信息;基于预先构建的水库调洪模型,并根据水库调度原则以及初始糙率,对水库概化地形信息进行调洪计算,得到调洪仿真结果;利用预先构建的水库参数率定模型,并根据调洪仿真结果和水库调洪历史数据,对水库调洪模型的模型参数进行率定,得到水库调洪模型的最优模型参数;根据最优模型参数,水库调洪模型以溃坝洪水带来的入库流量过程线作为边界条件,进行调洪演算,获得水库总出库流量过程线;利用预先构建的溃坝耦合仿真模型,并根据水库总出库流量过程线,进行二维连续溃坝水动力耦合仿真,得到溃坝仿真结果,实现基于水库调洪耦合水动力的溃坝洪水仿真。2.如权利要求1所述的一种基于水库调洪耦合水动力的溃坝洪水仿真方法,其特征在于:地形概化模型的构建方法如下:步骤1:获取某水库参数,某水库参数至少包括某水库库区的外围轮廓数据;步骤2:根据外围轮廓数据,建立库区多边形,并计算库区多边形的面积,得到正常蓄水位下的库区面积;步骤3:根据水位分辨率和库区地形的高程范围,生成一个水位数组;步骤4:基于水库水位及库容曲线,求出水位数组中每个水位对应的水库库容;结合步骤2中的正常蓄水位下的库区面积,采用棱台体积公式计算每个水位对应的库区面积,形成水位及面积映射表;步骤5:遍历水位数组,对库区多边形进行偏移处理,直至处理后的多边形面积与步骤4中的水位及面积映射表中的对应面积一致;此时将多边形的等高线作为当前水位的等高线,获得水库概化地形。3.如权利要求1所述的一种基于水库调洪耦合水动力的溃坝洪水仿真方法,其特征在于:地形概化模型获得水库概化地形信息的方法如下:步骤21,获取某水库参数,某水库参数至少包括某水库库区的外围轮廓数据;根据外围轮廓数据建立库区多边形,库区多边形为按顺时针或逆时针方向依次排列的点坐标二维数组;并求取采用高斯面积公式计算库区多边形的面积;将库区多边形的面积作为正常蓄水位下的库区面积;步骤22,获取水位分辨率,作为概化地形中相邻两条等高线的水位差;获取库区地形的高程范围,作为概化地形的最小高程值和最大高程值;然后以最小高程值作为水位数组的首位元素,水位差作为递增量,最大高程值作为末位元素,生成一个水位数组;步骤23,基于水库水位及库容曲线,求出水位数组中每个水位对应的水库库容;结合步骤21中的正常蓄水位下的库区面积,采用棱台体积公式计算每个水位对应的库区面积,形成水位及面积映射表;
步骤24,遍历水位数组,对库区多边形进行偏移处理,直至处理后的多边形面积与步骤23中的水位及面积映射表中的对应面积一致;此时可将多边形的等高线作为当前水位的等高线,获得水库概化地形信息;其具体步骤如下:S41:遍历水位数组,求解各水位对应的等高线多边形相对于库区多边形的偏移量;偏移后多边形的面积是原多边形面积和放大距离的函数;每个放大距离对应的函数值由偏移曲线算法和高斯面积公式求得;遍历水位数组,迭代求解关于放大距离的非线性方程,获得每个水位的偏移量;S42:根据每个水位的偏移量,使用偏移曲线算法对库区多边形进行偏移,获得水位的等高线;S43:提取各等高线多边形的顶点坐标;并根据顶点坐标,取多边形对应的水位值作为顶点的高程值,构建水库的三维地形高程数据,从而获得水库概化地形信息。4.如权利要求3所述的一种基于水库调洪耦合水动力的溃坝洪水仿真方法,其特征在于:还包括水库仿真模型;水库仿真模型,用于根据水文数据,对水库概化地形信息进行更新,得到水库概化新地形;水库仿真模型得到水库概化新地形的方法如下:步骤31:根据某水库参数,建立具有若干网格节点的不规则三角形网格;步骤32:使用双线性插值法将三维地形高程数据映射到网格节点上;步骤33:根据网格节点,计算模型水位为特征水位时的模型水量;步骤34:将模型水量与水位及库容曲线中的库容进行对比,得到误差结果;步骤35:当误差结果小于给定阈值时,则库容复核完毕;当误差结果大于或等于给定阈值时,则以棱柱体积公式,根据模型水量,依据棱柱体积公式计算高程调整量,生成新的三维地形高程数据;步骤36:根据新的三维地形高程数据,对水库概化地形信息进行更新,得到水库概化新地形。5.如权利要求4所述的一种基于水库调洪耦合水动力的溃坝洪水仿真方法,其特征在于:水库调洪模型得...

【专利技术属性】
技术研发人员:廖添未荣莲闵皆昇周璐吴健明
申请(专利权)人:浙江远算科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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