CN114595596B - 一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法 - Google Patents

一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法，包括水库泥沙密实主要存在于水库淤积区，利用水库蓄水初期及当前状态水库形态，确定水库形态；根据水库淤积形态划分水库淤积物密实受水库调节影响河段及水库淤积物自然沉降河段；受水库调节影响河段利用密实速率与河道里程建立密实关系；水库淤积物自然沉降河段利用密实速率与淤积物粒径建立密实关系；从泥沙密实原理出发，建立水库泥沙密实关系，进一步认识水库淤积机理，厘清水库淤积物密实规律。

Description

一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法
技术领域
本发明涉及水库泥沙淤积技术领域，尤其涉及一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法。
背景技术
水库泥沙淤积关乎水库使用寿命，影响水库综合效能发挥。认识水库淤积规律，掌握水库泥沙密实沉降原理，对水库泥沙监测工作具有重要意义。水库淤积物密实沉降普遍存在水库各淤积部位，淤积物密实速率反映出泥沙颗粒在与水流交互作用中对机械运动的抗拒能力，淤积物沉速增大会使其沉淀的倾向性增强，所以淤积物的沉速在水库淤积分析过程中存在重要意义，其不仅描述了泥沙运动情况，还是库区淤积情况评估和运行调度中的重要指标。水文汛后时期，流域内降水少，泥沙运动极少，水库泥沙汛后期至次年汛前水库形态变化主要为淤积物密实引起的。受水库调节影响河段，密实速率主要与水库河道里程相关；其上游的水库河段内，水库流速小，主要表现为自然沉降密实，密实速率主要与床沙粒径相关。本发明依据已有研究，结合水库常年泥沙淤积监测资料，建立水库淤积区泥沙密实模型，对水库泥沙淤积规律研究，淤积泥沙密实沉降机理研究具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法，能够有效的对水库泥沙进行监测。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明提供了一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法，依据水库河道淤积形态，划分水库淤积物密实沉降区，所述水库淤积物密实沉降区受水库调节影响河段和水库淤积物自然沉降河段两种因素的影响；
所述水库河道淤积形态能够通过河道地形表征或河道断面表征：
所述河道地形表征表示为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
为河道地形数据集；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
为河道表面形态三维坐标数据集，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
为数据集的个数；
所述河道断面表征表示为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE009
为河道断面数据集；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE010
为第
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE011
个河道断面数据集；
Figure 911724DEST_PATH_IMAGE011
为河道断面的个数；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE012
为水库河道断面位置数据集；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE013
为河道断面形态数据集；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014
为第
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE015
个河道断面起始点的数据集、终止点的数据集；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016
为第
Figure 500969DEST_PATH_IMAGE015
个河道断面第
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE017
点桩点距及对应的河底高程；
Figure 280706DEST_PATH_IMAGE017
为第
Figure 738232DEST_PATH_IMAGE015
个河道断面的总点数。
进一步，所述水库河道淤积形态通过蓄水初期与当前水库状态两期河道形态差值来表征，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE018
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE019
为水库河道淤积形态；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE021
分别为河道地形表征水库淤积的当前形态、蓄水初期形态；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE023
分别为河道断面表征水库淤积的当前形态、蓄水初期形态。
进一步，所述水库淤积区纵向范围的划定是通过水库所在区域的河道断面表征或水库所在区域的河道地形表征河道横断面面积差的相对变化量来确定，水库各区域河道横断面面积差值的数据集为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE024
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE025
为河道断面面积差的数据集；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE026
为第
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE027
个河道断面面积差；
所述水库淤积区纵向范围的确定为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE028
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE029
为水库纵向淤积区的数据集。
进一步，所述水库淤积区横向范围的划定是通过水库所在区域的河道断面表征或水库所在区域的河道地形表征河道横断面插值桩点对应河底高程变量和变化形态来确定；
插值桩点距河底高程：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE031
为第
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE032
个河道断面插值整数桩点对应的桩点距；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE033
为插值整数桩点对应桩点距、河底高程；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE035
分别为桩点距
Figure 181632DEST_PATH_IMAGE031
先后实测点号；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE036
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE037
；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE038
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE039
分别为第
Figure 817144DEST_PATH_IMAGE032
个河道断面第
Figure 84178DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 345395DEST_PATH_IMAGE035
点对应桩点距及河底高程；
第
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE040
个河道断面各插值桩点数据集为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE041
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE042
为第
Figure 325858DEST_PATH_IMAGE040
个河道断面各插值点对应桩点距及对应河底高程；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE043
为第
Figure 319222DEST_PATH_IMAGE040
个断面第
Figure 135868DEST_PATH_IMAGE035
插值点对应的桩点距及河底高程；
插值后的第
Figure 872880DEST_PATH_IMAGE040
个河道断面横向淤积量数据集为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE044
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE045
为第
Figure 209314DEST_PATH_IMAGE040
个河道断面相同桩点距对应的淤积厚度；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE046
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE047
分别为当前状态、蓄水初期状态下，第
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE048
个河道断面第
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE049
点对应淤积厚度，即第
Figure 701476DEST_PATH_IMAGE049
点对应的河道高程差值；
插值后的第
Figure 254685DEST_PATH_IMAGE048
个河道断面横向淤积量确定为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE050
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE051
为断面横向淤积量数据集；
所述水库淤积区淤积后河道断面第
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE052
个断面横向淤积形态为：水库淤积为河道平坦区，水库河道形态为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE053
形成水库横向淤积形态数据集
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE054
；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE055
为河底高程；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE056
为桩点距；
所述水库淤积区横向淤积区为水库横向淤积量与水库横向淤积形态数据集交集：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE057
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE058
为水库横向淤积区。
进一步，水库最终淤积区为水库纵向淤积区、水库横向淤积区的交集区域：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE059
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE060
为水库淤积区。
进一步，水库沿程淤积形态转化为二维形态：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE061
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE062
为淤积厚度与河道里程关系；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE063
为各淤积厚度对应河道里程；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE064
为各河道里程对应淤积厚量。
进一步，所述水库淤积形态淤积最大处的拐点为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE065
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE066
处对应河道里程为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE067
，作为受水库调节影响河段与水库淤积物自然沉降河段分界点；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE068
区分水库调节影响河段与水库淤积物自然沉降河段临界淤积量，即为淤积区最大淤积量。
进一步，水库密实沉降速率的计算为：
所述淤积物密实量数据集为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE069
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE070
为第
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE071
个河道断面相同桩点距对应密实量；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE072
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE073
分别为第
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE074
个河道断面密实前后断面相同桩号插值数据集；
淤积物密实速率的计算为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE075
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE076
为第
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE077
个河道断面淤积物密实沉降速率，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE078
为第
Figure 897851DEST_PATH_IMAGE077
个河道断面淤积物密实量，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE079
为第
Figure 541322DEST_PATH_IMAGE077
个河道断面淤积物密实时间。
进一步，所述水库淤积物密实沉降速率与河道里程或淤积物粒径的计算为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE080
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE081
为参与建模点个数，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE082
为密实函数；
水库淤积物密实沉降为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE083
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE084
为受水库调节影响河段淤积物密实速率函数；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE085
为水库淤积物自然沉降河段函数；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE086
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE087
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE088
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE089
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE090
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE091
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE092
为多项式的系数。
进一步，淤积物密实沉降模型的相关系数计算方法为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE093
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE094
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE095
各床沙点粒径平均值；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE096
各密实沉降速率平均值；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE097
各河道断面里程平均值；
Figure DEST_PATH_IMAGE098
各密实沉降速率平均值。
本发明的有益效果为：泥沙密实原理出发。可进一步认识水库淤积机理，厘清水库淤积物密实规律。本发明有良好的经济效益和社会效益，适合推广使用。
附图说明
图1 为本发明库淤积形态纵剖面示意图；
图2为受水库调节影响河段淤积物沉降速率图；
图3为水库淤积物自然沉降河段淤积物沉降速率图；
图4为受水库调节影响河段淤积物密实图；
图5为水库自然沉降淤积物密实沉降图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法，依据水库河道淤积形态，划分水库淤积物密实沉降区，所述水库淤积物密实沉降区受水库调节影响河段和水库淤积物自然沉降河段两种因素的影响；
所述水库河道淤积形态能够通过河道地形表征或河道断面表征：
所述河道地形表征表示为：
Figure 499657DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 228579DEST_PATH_IMAGE002
为河道地形数据集；
Figure 369710DEST_PATH_IMAGE003
为河道表面形态三维坐标数据集，
Figure 867688DEST_PATH_IMAGE004
为数据集的个数；
所述河道断面表征表示为：
Figure 639335DEST_PATH_IMAGE005
Figure 403022DEST_PATH_IMAGE006
Figure 285528DEST_PATH_IMAGE007
Figure 638012DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 642877DEST_PATH_IMAGE009
为河道断面数据集；
Figure 80811DEST_PATH_IMAGE010
为第
Figure 501428DEST_PATH_IMAGE011
个河道断面数据集；
Figure 973998DEST_PATH_IMAGE011
为河道断面的个数；
Figure 399032DEST_PATH_IMAGE012
为水库河道断面位置数据集；
Figure 324263DEST_PATH_IMAGE013
为河道断面形态数据集；
Figure 548571DEST_PATH_IMAGE014
为第
Figure 672384DEST_PATH_IMAGE015
个河道断面起始点的数据集、终止点的数据集；
Figure 956735DEST_PATH_IMAGE016
为第
Figure 369262DEST_PATH_IMAGE015
个河道断面第
Figure 397261DEST_PATH_IMAGE017
点桩点距及对应的河底高程；
Figure 391893DEST_PATH_IMAGE017
为第
Figure 581566DEST_PATH_IMAGE015
个河道断面的总点数。
所述水库河道淤积形态通过蓄水初期与当前水库状态两期河道形态差值来表征，
Figure 481389DEST_PATH_IMAGE018
Figure 109816DEST_PATH_IMAGE019
为水库河道淤积形态；
Figure 411484DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 772059DEST_PATH_IMAGE021
分别为河道地形表征水库淤积的当前形态、蓄水初期形态；
Figure 159178DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure 846423DEST_PATH_IMAGE023
分别为河道断面表征水库淤积的当前形态、蓄水初期形态。
所述水库淤积区纵向范围的划定是通过水库所在区域的河道断面表征或水库所在区域的河道地形表征河道横断面面积差的相对变化量来确定，水库各区域河道横断面面积差值的数据集为：
Figure 737019DEST_PATH_IMAGE024
其中，
Figure 534073DEST_PATH_IMAGE025
为河道断面面积差的数据集；
Figure 205226DEST_PATH_IMAGE026
为第
Figure 378718DEST_PATH_IMAGE027
个河道断面面积差；
所述水库淤积区纵向范围的确定为：
Figure 389400DEST_PATH_IMAGE028
Figure 170405DEST_PATH_IMAGE029
为水库纵向淤积区的数据集。
所述水库淤积区横向范围的划定是通过水库所在区域的河道断面表征或水库所在区域的河道地形表征河道横断面插值桩点对应河底高程变量和变化形态来确定；
插值桩点距河底高程：
Figure 266537DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 978141DEST_PATH_IMAGE031
为第
Figure 843329DEST_PATH_IMAGE032
个河道断面插值整数桩点对应的桩点距；
Figure 44503DEST_PATH_IMAGE033
为插值整数桩点对应桩点距、河底高程；
Figure 627931DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 877647DEST_PATH_IMAGE035
分别为桩点距
Figure 174505DEST_PATH_IMAGE031
先后实测点号；
Figure 484264DEST_PATH_IMAGE036
、
Figure 554988DEST_PATH_IMAGE037
；
Figure 608394DEST_PATH_IMAGE038
、
Figure 510491DEST_PATH_IMAGE039
分别为第
Figure 991151DEST_PATH_IMAGE032
个河道断面第
Figure 283592DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 953739DEST_PATH_IMAGE035
点对应桩点距及河底高程；
第
Figure 648026DEST_PATH_IMAGE040
个河道断面各插值桩点数据集为：
Figure 299587DEST_PATH_IMAGE041
其中，
Figure 344903DEST_PATH_IMAGE042
为第
Figure 802429DEST_PATH_IMAGE040
个河道断面各插值点对应桩点距及对应河底高程；
Figure 351222DEST_PATH_IMAGE043
为第
Figure 439264DEST_PATH_IMAGE040
个断面第
Figure 17882DEST_PATH_IMAGE035
插值点对应的桩点距及河底高程；
插值后的第
Figure 216782DEST_PATH_IMAGE040
个河道断面横向淤积量数据集为：
Figure 620082DEST_PATH_IMAGE044
其中，
Figure 941342DEST_PATH_IMAGE045
为第
Figure 695671DEST_PATH_IMAGE040
个河道断面相同桩点距对应的淤积厚度；
Figure 432683DEST_PATH_IMAGE046
、
Figure 956068DEST_PATH_IMAGE047
分别为当前状态、蓄水初期状态下，第
Figure 198962DEST_PATH_IMAGE048
个河道断面第
Figure 175008DEST_PATH_IMAGE049
点对应淤积厚度，即第
Figure 715711DEST_PATH_IMAGE049
点对应的河道高程差值；
插值后的第
Figure 421498DEST_PATH_IMAGE048
个河道断面横向淤积量确定为：
Figure 756665DEST_PATH_IMAGE050
其中，
Figure 485586DEST_PATH_IMAGE051
为断面横向淤积量数据集；
所述水库淤积区淤积后河道断面第
Figure 564401DEST_PATH_IMAGE052
个断面横向淤积形态为：水库淤积为河道平坦区，水库河道形态为：
Figure 373963DEST_PATH_IMAGE053
形成水库横向淤积形态数据集
Figure DEST_PATH_IMAGE099
；
Figure 880031DEST_PATH_IMAGE055
为河底高程；
Figure 158565DEST_PATH_IMAGE056
为桩点距；
所述水库淤积区横向淤积区为水库横向淤积量与水库横向淤积形态数据集交集：
Figure 41070DEST_PATH_IMAGE057
其中，
Figure 393554DEST_PATH_IMAGE058
为水库横向淤积区。
水库最终淤积区为水库纵向淤积区、水库横向淤积区的交集区域：
Figure 149152DEST_PATH_IMAGE059
其中，
Figure 587086DEST_PATH_IMAGE060
为水库淤积区。
水库沿程淤积形态转化为二维形态：
Figure 7704DEST_PATH_IMAGE061
其中，
Figure 480273DEST_PATH_IMAGE062
为淤积厚度与河道里程关系；
Figure 390460DEST_PATH_IMAGE063
为各淤积厚度对应河道里程；
Figure 315691DEST_PATH_IMAGE064
为各河道里程对应淤积厚量。
所述水库淤积形态淤积最大处的拐点为：
Figure 539999DEST_PATH_IMAGE065
其中，
Figure 196238DEST_PATH_IMAGE066
处对应河道里程为
Figure 480589DEST_PATH_IMAGE067
，作为受水库调节影响河段与水库淤积物自然沉降河段分界点；
Figure 893115DEST_PATH_IMAGE068
区分水库调节影响河段与水库淤积物自然沉降河段临界淤积量，即为淤积区最大淤积量。
水库密实沉降速率的计算为：
所述淤积物密实量数据集为：
Figure 717852DEST_PATH_IMAGE069
其中，
Figure 899435DEST_PATH_IMAGE070
为第
Figure 167736DEST_PATH_IMAGE071
个河道断面相同桩点距对应密实量；
Figure 67559DEST_PATH_IMAGE072
、
Figure 633669DEST_PATH_IMAGE073
分别为第
Figure 732075DEST_PATH_IMAGE074
个河道断面密实前后断面相同桩号插值数据集；
淤积物密实速率的计算为：
Figure 358229DEST_PATH_IMAGE075
其中，
Figure 745348DEST_PATH_IMAGE076
为第
Figure 161155DEST_PATH_IMAGE077
个河道断面淤积物密实沉降速率，
Figure 317329DEST_PATH_IMAGE078
为第
Figure 114384DEST_PATH_IMAGE077
个河道断面淤积物密实量，
Figure 785537DEST_PATH_IMAGE079
为第
Figure 959029DEST_PATH_IMAGE077
个河道断面淤积物密实时间。
所述水库淤积物密实沉降速率与河道里程或淤积物粒径的计算为：
Figure 969711DEST_PATH_IMAGE080
其中，
Figure 750716DEST_PATH_IMAGE081
为参与建模点个数，
Figure 846848DEST_PATH_IMAGE082
为密实函数；
水库淤积物密实沉降为：
Figure 292873DEST_PATH_IMAGE083
其中，
Figure 423640DEST_PATH_IMAGE084
为受水库调节影响河段淤积物密实速率函数；
Figure 624814DEST_PATH_IMAGE085
为水库淤积物自然沉降河段函数；
Figure 208242DEST_PATH_IMAGE086
、
Figure 457958DEST_PATH_IMAGE087
、
Figure 754816DEST_PATH_IMAGE088
、
Figure 64574DEST_PATH_IMAGE089
、
Figure 135299DEST_PATH_IMAGE090
、
Figure 188705DEST_PATH_IMAGE091
、
Figure 90802DEST_PATH_IMAGE092
为多项式的系数。
淤积物密实沉降模型的相关系数计算方法为
Figure DEST_PATH_IMAGE100
Figure DEST_PATH_IMAGE101
其中，
Figure 384511DEST_PATH_IMAGE095
各床沙点粒径平均值；
Figure 676952DEST_PATH_IMAGE096
各密实沉降速率平均值；
Figure 534050DEST_PATH_IMAGE097
各河道断面里程平均值。
实施例一
请参阅图1至图3，一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法，通过确定水库常年回水区泥沙细化段泥沙粒径模型，进而推求水库沿程泥沙粒径，大大减轻了床沙测验的工作量。
1、建立河段形态断面数据集。
根据河段断面所在位置、断面形态，建立河道断面数据集；见图1。
2、根据河道断面数据集确定河道淤积区。
计算各断面蓄水前与当前状态相对面积差，见下表1-1至表1-9；
表1-1
Figure DEST_PATH_IMAGE102
表1-2
Figure DEST_PATH_IMAGE103
表1-3
Figure DEST_PATH_IMAGE104
表1-4
Figure DEST_PATH_IMAGE105
表1-5
Figure DEST_PATH_IMAGE106
表1-6
Figure DEST_PATH_IMAGE107
表1-7
Figure DEST_PATH_IMAGE108
表1-8
Figure DEST_PATH_IMAGE109
表1-9
Figure DEST_PATH_IMAGE110
计算各断面横向淤积量
将蓄水初期、当前状态同一断面，按照一定采样间隔，插值相同桩点距，计算同桩点距各点河底高程较差，参阅图2。
通过计算各断面蓄水前与当前状态相对面积差和计算各断面横向淤积量，交集确定最终淤积区。
3、将水库淤积形态转化为按河道里程的二维形态，参阅图3。并确定其临界点。
4、计算水库各断面河道里程、对应密实速率、淤积物粒径，见下表。
表2-1
Figure DEST_PATH_IMAGE111
表2-2
Figure DEST_PATH_IMAGE112
表2-3
Figure DEST_PATH_IMAGE113
表2-4
Figure DEST_PATH_IMAGE114
表2-5
Figure DEST_PATH_IMAGE115
5.建立水库淤积物密实数学模型。
受水库调节影响河段利用河道里程与淤积物密实速率建立模型，在水库淤积物自然沉降河段利用床沙粒径与淤积物密实速率建立模型。受水库调节影响河段利用数学模型曲线及表达式请参阅图4；水库淤积物自然沉降河段数学模型曲线及表达式请参阅图5。
6.模型相关系数计算。淤积物密实沉降模型的相关系数计算方法为
Figure DEST_PATH_IMAGE116
Figure DEST_PATH_IMAGE117
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE118
、
Figure DEST_PATH_IMAGE119
分别为受水库调节影响河段淤积物密实速率模型相关系数、水库淤积物自然沉降河段模型相关系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE120
各床沙点粒径平均值，
Figure DEST_PATH_IMAGE121
各密实沉降速率平均值，
Figure DEST_PATH_IMAGE122
各河道断面里程平均值。
相关系数取值范围为
Figure DEST_PATH_IMAGE123
，
Figure DEST_PATH_IMAGE124
越接近1，说明两变量相关程度越高。本案例受水库调节影响河段淤积物密实速率模型相关系数为0.96；水库淤积物自然沉降河段模型相关系数为1.00。
相关系数值大小所代表的相关性见表3。
表3
Figure DEST_PATH_IMAGE125
取值与相关程度
Figure DEST_PATH_IMAGE126
相关系数取值范围为[-1，1]，
Figure 732731DEST_PATH_IMAGE125
越接近1，说明两变量相关程度越高。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求。

Claims (10)

1.一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法，其特征在于：依据水库河道淤积形态，划分水库淤积物密实沉降区，所述水库淤积物密实沉降区受水库调节影响河段和水库淤积物自然沉降河段两种因素的影响；
所述水库河道淤积形态能够通过河道地形表征或河道断面表征：
所述河道地形表征表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
为河道地形数据集；
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为河道表面形态三维坐标数据集，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为数据集的个数；
所述河道断面表征表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
Figure DEST_PATH_IMAGE006
Figure DEST_PATH_IMAGE007
Figure DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为河道断面数据集；
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为第
Figure DEST_PATH_IMAGE011
个河道断面数据集；
Figure 18402DEST_PATH_IMAGE011
为河道断面的个数；
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为水库河道断面位置数据集；
Figure DEST_PATH_IMAGE013
为河道断面形态数据集；
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为第
Figure DEST_PATH_IMAGE015
个河道断面起始点的数据集、终止点的数据集；
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为第
Figure 939084DEST_PATH_IMAGE015
个河道断面第
Figure DEST_PATH_IMAGE017
点桩点距及对应的河底高程；
Figure 640019DEST_PATH_IMAGE017
为第
Figure 188812DEST_PATH_IMAGE015
个河道断面的总点数。
2.根据权利要求1所述的一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法，其特征在于：所述水库河道淤积形态通过蓄水初期与当前水库状态两期河道形态差值来表征，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
Figure DEST_PATH_IMAGE019
为水库河道淤积形态；
Figure DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure DEST_PATH_IMAGE021
分别为河道地形表征水库淤积的当前形态、蓄水初期形态；
Figure DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure DEST_PATH_IMAGE023
分别为河道断面表征水库淤积的当前形态、蓄水初期形态。
3.根据权利要求2所述的一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法，其特征在于：所述水库淤积区纵向范围的划定是通过水库所在区域的河道断面表征或水库所在区域的河道地形表征河道横断面面积差的相对变化量来确定，水库各区域河道横断面面积差值的数据集为：
Figure DEST_PATH_IMAGE024
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
为河道断面面积差的数据集；
Figure DEST_PATH_IMAGE026
为第
Figure DEST_PATH_IMAGE027
个河道断面面积差；
所述水库淤积区纵向范围的确定为：
Figure DEST_PATH_IMAGE028
Figure DEST_PATH_IMAGE029
为水库纵向淤积区的数据集。
4.根据权利要求3所述的一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法，其特征在于：所述水库淤积区横向范围的划定是通过水库所在区域的河道断面表征或水库所在区域的河道地形表征河道横断面插值桩点对应河底高程变量和变化形态来确定；
插值桩点距河底高程：
Figure DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
为第
Figure DEST_PATH_IMAGE032
个河道断面插值整数桩点对应的桩点距；
Figure DEST_PATH_IMAGE033
为插值整数桩点对应桩点距、河底高程；
Figure DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure DEST_PATH_IMAGE035
分别为桩点距
Figure 463804DEST_PATH_IMAGE031
先后实测点号；
Figure DEST_PATH_IMAGE036
、
Figure DEST_PATH_IMAGE037
；
Figure DEST_PATH_IMAGE038
、
Figure DEST_PATH_IMAGE039
分别为第
Figure 104739DEST_PATH_IMAGE032
个河道断面第
Figure 38060DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 706938DEST_PATH_IMAGE035
点对应桩点距及河底高程；
第
Figure DEST_PATH_IMAGE040
个河道断面各插值桩点数据集为：
Figure DEST_PATH_IMAGE041
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE042
为第
Figure 841248DEST_PATH_IMAGE040
个河道断面各插值点对应桩点距及对应河底高程；
Figure DEST_PATH_IMAGE043
为第
Figure 329998DEST_PATH_IMAGE040
个断面第
Figure 644173DEST_PATH_IMAGE035
插值点对应的桩点距及河底高程；
插值后的第
Figure 167559DEST_PATH_IMAGE040
个河道断面横向淤积量数据集为：
Figure DEST_PATH_IMAGE044
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE045
为第
Figure 394141DEST_PATH_IMAGE040
个河道断面相同桩点距对应的淤积厚度；
Figure DEST_PATH_IMAGE046
、
Figure DEST_PATH_IMAGE047
分别为当前状态、蓄水初期状态下，第
Figure DEST_PATH_IMAGE048
个河道断面第
Figure DEST_PATH_IMAGE049
点对应淤积厚度，即第
Figure 448815DEST_PATH_IMAGE049
点对应的河道高程差值；
插值后的第
Figure 51835DEST_PATH_IMAGE048
个河道断面横向淤积量确定为：
Figure DEST_PATH_IMAGE050
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE051
为断面横向淤积量数据集；
所述水库淤积区淤积后河道断面第
Figure DEST_PATH_IMAGE052
个断面横向淤积形态为：水库淤积为河道平坦区，水库河道形态为：
Figure DEST_PATH_IMAGE053
形成水库横向淤积形态数据集
Figure DEST_PATH_IMAGE054
；
Figure DEST_PATH_IMAGE055
为河底高程；
Figure DEST_PATH_IMAGE056
为桩点距；
所述水库淤积区横向淤积区为水库横向淤积量与水库横向淤积形态数据集交集：
Figure DEST_PATH_IMAGE057
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
为水库横向淤积区。
5.根据权利要求4所述的一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法，其特征在于：水库最终淤积区为水库纵向淤积区、水库横向淤积区的交集区域：
Figure DEST_PATH_IMAGE059
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE060
为水库淤积区。
6.根据权利要求5所述的一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法，其特征在于：水库沿程淤积形态转化为二维形态：
Figure DEST_PATH_IMAGE061
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE062
为淤积厚度与河道里程关系；
Figure DEST_PATH_IMAGE063
为各淤积厚度对应河道里程；
Figure DEST_PATH_IMAGE064
为各河道里程对应淤积厚量。
7.根据权利要求6所述的一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法，其特征在于：所述水库淤积形态淤积最大处的拐点为：
Figure DEST_PATH_IMAGE065
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE066
处对应河道里程为
Figure DEST_PATH_IMAGE067
，作为受水库调节影响河段与水库淤积物自然沉降河段分界点；
Figure DEST_PATH_IMAGE068
区分水库调节影响河段与水库淤积物自然沉降河段临界淤积量，即为淤积区最大淤积量。
8.根据权利要求7所述的一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法，其特征在于，水库密实沉降速率的计算为：
所述淤积物密实量数据集为：
Figure DEST_PATH_IMAGE069
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE070
为第
Figure DEST_PATH_IMAGE071
个河道断面相同桩点距对应密实量；
Figure DEST_PATH_IMAGE072
、
Figure DEST_PATH_IMAGE073
分别为第
Figure DEST_PATH_IMAGE074
个河道断面密实前后断面相同桩号插值数据集；
淤积物密实速率的计算为：
Figure DEST_PATH_IMAGE075
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE076
为第
Figure DEST_PATH_IMAGE077
个河道断面淤积物密实沉降速率，
Figure DEST_PATH_IMAGE078
为第
Figure 917810DEST_PATH_IMAGE077
个河道断面淤积物密实量，
Figure DEST_PATH_IMAGE079
为第
Figure 784135DEST_PATH_IMAGE077
个河道断面淤积物密实时间。
9.根据权利要求8所述的一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法，其特征在于：所述水库淤积物密实沉降速率与河道里程或淤积物粒径的计算为：
Figure DEST_PATH_IMAGE080
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE081
为参与建模点个数，
Figure DEST_PATH_IMAGE082
为密实函数；
水库淤积物密实沉降为：
Figure DEST_PATH_IMAGE083
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE084
为受水库调节影响河段淤积物密实速率函数；
Figure DEST_PATH_IMAGE085
为水库淤积物自然沉降河段函数；
Figure DEST_PATH_IMAGE086
、
Figure DEST_PATH_IMAGE087
、
Figure DEST_PATH_IMAGE088
、
Figure DEST_PATH_IMAGE089
、
Figure DEST_PATH_IMAGE090
、
Figure DEST_PATH_IMAGE091
、
Figure DEST_PATH_IMAGE092
为多项式的系数。
10.根据权利要求9所述的一种水库淤积物密实沉降速率的模拟方法，其特征在于：
淤积物密实沉降模型的相关系数计算方法为
Figure DEST_PATH_IMAGE093
Figure DEST_PATH_IMAGE094
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE095
各床沙点粒径平均值；
Figure DEST_PATH_IMAGE096
各密实沉降速率平均值；
Figure DEST_PATH_IMAGE097
各河道断面里程平均值。
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