河道开挖对枢纽水流流场的影响分析方法及系统与流程

本发明属于枢纽水流流场的影响分析，更具体地，涉及一种河道开挖对枢纽水流流场的影响分析方法及系统。

背景技术：

1、挖掘河道对枢纽水流流场的影响分析是水文和水资源工程领域的重要课题之一。以下是一些用于进行这种影响分析的方法：

2、物理模型实验：

3、进行物理模型实验，建立一个小型的模型来模拟实际情况。这些模型通常在实验室中建立，可以通过调整河道形状和深度来观察水流变化。

4、水文数据分析：

5、收集和分析实际水文数据，包括河流的水位、流量、流速等信息。通过对这些数据的分析，可以了解河道挖掘对水流的实际影响。

6、地理信息系统（gis）分析：

7、使用gis工具来分析地理数据，包括地形、土地利用和水文特征，以帮助评估河道挖掘对水流的影响。

8、但是现有技术中并没有一种技术方案，能够多方面模拟河道挖掘对水流流场的影响。

技术实现思路

1、为解决以上技术问题，本发明提出一种河道开挖对枢纽水流流场的影响分析方法，包括：

2、根据颗粒浓度、水流的速度向量和河道开挖产生的颗粒物量，设置悬浮颗粒模型，模拟河道开挖产生的泥沙的悬浮颗粒对水流的影响；

3、根据泥沙厚度、时间、水流的速度向量和河道开挖产生的颗粒物量，设置泥沙运动模型，模拟河道开挖产生的泥沙的运动情况；

4、根据水流的速度向量、压力场、水的密度、泥沙的密度和泥沙悬浮颗粒的输送速率，设置水流动力学模型，模拟河道开挖产生的泥沙和水的混合多相流动；

5、根据泥沙悬浮颗粒的浓度、水流的速度向量和河道开挖产生的颗粒物量，设置水质模型，模拟河道开挖产生的泥沙对水质的影响。

6、进一步的，所述悬浮颗粒模型包括：

7、，

8、其中，为颗粒浓度，为时间，为水流的速度向量，为河道开挖产生的颗粒物量，为颗粒的扩散系数。

9、进一步的，所述泥沙运动模型包括：

10、，

11、其中，为泥沙厚度，为时间，为水流的速度向量，为泥沙扩散系数，为河道开挖产生的颗粒物量。

12、进一步的，所述水流动力学模型包括：

13、，

14、其中，为水流的速度向量，为时间，为压力场，为雷诺数，为水的密度，为泥沙的密度，为重力加速度，为泥沙悬浮颗粒的输送速率。

15、进一步的，所述水质模型包括：

16、，

17、其中，为泥沙悬浮颗粒的浓度，为时间，为水流的速度向量，为泥沙悬浮颗粒的扩散系数，为河道开挖产生的颗粒物量。

18、本发明还提出一种河道开挖对枢纽水流流场的影响分析系统，包括：

19、设置悬浮颗粒模型模块，用于根据颗粒浓度、水流的速度向量和河道开挖产生的颗粒物量，设置悬浮颗粒模型，模拟河道开挖产生的泥沙的悬浮颗粒对水流的影响；

20、设置泥沙运动模型模块，用于根据泥沙厚度、时间、水流的速度向量和河道开挖产生的颗粒物量，设置泥沙运动模型，模拟河道开挖产生的泥沙的运动情况；

21、设置水流动力学模型模块，用于根据水流的速度向量、压力场、水的密度、泥沙的密度和泥沙悬浮颗粒的输送速率，设置水流动力学模型，模拟河道开挖产生的泥沙和水的混合多相流动；

22、设置水质模型模块，用于根据泥沙悬浮颗粒的浓度、水流的速度向量和河道开挖产生的颗粒物量，设置水质模型，模拟河道开挖产生的泥沙对水质的影响。

23、进一步的，所述悬浮颗粒模型包括：

24、，

25、其中，为颗粒浓度，为时间，为水流的速度向量，为河道开挖产生的颗粒物量，为颗粒的扩散系数。

26、进一步的，所述泥沙运动模型包括：

27、，

28、其中，为泥沙厚度，为时间，为水流的速度向量，为泥沙扩散系数，为河道开挖产生的颗粒物量。

29、进一步的，所述水流动力学模型包括：

30、，

31、其中，为水流的速度向量，为时间，为压力场，为雷诺数，为水的密度，为泥沙的密度，为重力加速度，为泥沙悬浮颗粒的输送速率。

32、进一步的，所述水质模型包括：

33、，

34、其中，为泥沙悬浮颗粒的浓度，为时间，为水流的速度向量，为泥沙悬浮颗粒的扩散系数，为河道开挖产生的颗粒物量。

35、通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

36、本发明根据颗粒浓度、水流的速度向量和河道开挖产生的颗粒物量，设置悬浮颗粒模型，模拟河道开挖产生的泥沙的悬浮颗粒对水流的影响；根据泥沙厚度、时间、水流的速度向量和河道开挖产生的颗粒物量，设置泥沙运动模型，模拟河道开挖产生的泥沙的运动情况；根据水流的速度向量、压力场、水的密度、泥沙的密度和泥沙悬浮颗粒的输送速率，设置水流动力学模型，模拟河道开挖产生的泥沙和水的混合多相流动；根据泥沙悬浮颗粒的浓度、水流的速度向量和河道开挖产生的颗粒物量，设置水质模型，模拟河道开挖产生的泥沙对水质的影响。本发明通过以上技术方案，能够准确模拟河道开挖对枢纽水流流场的影响。

技术特征：

1.一种河道开挖对枢纽水流流场的影响分析方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种河道开挖对枢纽水流流场的影响分析方法，其特征在于，所述悬浮颗粒模型包括：

3.如权利要求1所述的一种河道开挖对枢纽水流流场的影响分析方法，其特征在于，所述泥沙运动模型包括：

4.如权利要求1所述的一种河道开挖对枢纽水流流场的影响分析方法，其特征在于，所述水流动力学模型包括：

5.如权利要求1所述的一种河道开挖对枢纽水流流场的影响分析方法，其特征在于，所述水质模型包括：

6.一种河道开挖对枢纽水流流场的影响分析系统，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的一种河道开挖对枢纽水流流场的影响分析系统，其特征在于，所述悬浮颗粒模型包括：

8.如权利要求6所述的一种河道开挖对枢纽水流流场的影响分析系统，其特征在于，所述泥沙运动模型包括：

9.如权利要求6所述的一种河道开挖对枢纽水流流场的影响分析系统，其特征在于，所述水流动力学模型包括：

10.如权利要求6所述的一种河道开挖对枢纽水流流场的影响分析系统，其特征在于，所述水质模型包括：

技术总结
本发明公开一种河道开挖对枢纽水流流场的影响分析方法及系统，该方法包括：根据颗粒浓度、水流的速度向量和河道开挖产生的颗粒物量，设置悬浮颗粒模型，模拟河道开挖产生的泥沙的悬浮颗粒对水流的影响；根据泥沙厚度、时间、水流的速度向量和河道开挖产生的颗粒物量，设置泥沙运动模型，模拟河道开挖产生的泥沙的运动情况；根据水流的速度向量、压力场、水的密度、泥沙的密度和泥沙悬浮颗粒的输送速率，设置水流动力学模型，模拟河道开挖产生的泥沙和水的混合多相流动；根据泥沙悬浮颗粒的浓度、水流的速度向量和河道开挖产生的颗粒物量，设置水质模型，模拟河道开挖产生的泥沙对水质的影响。

技术研发人员：安小刚,李明伟,周丁,杨中仪,李元博
受保护的技术使用者：交通运输部水运科学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24