(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211378005.9 (22)申请日 2022.11.04 (71)申请人 中国水利水电科 学研究院 地址 100044 北京市海淀区车公庄西路20 号 (72)发明人 崔巍　穆祥鹏　陈文学　刘慧　 刘哲　王磊　雷毓灵　 (74)专利代理 机构 北京正华智诚专利代理事务 所(普通合伙) 11870 专利代理师 陈航 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种闸控渠道应急关闭闸前壅水峰值估算 方法 (57)摘要 本发明公开了一种闸控渠道应急关闭闸前 壅水峰值估算方法， 包括以下步骤： S1、 构建渠道 的一维非恒定流仿真模型； S2、 确定应急调控典 型工况； S3、 根据步骤S1中的仿真模型对步骤S2 中的典型工况进行模拟， 确定典型工况的闸前壅 水峰值； S4、 根据步骤S3中典型工况的闸前壅水 峰值绘制闸前壅水峰值曲线簇； S5、 根据步骤S4 中的闸前壅水峰值曲线簇， 确定应急处置时闸前 壅水峰值的范围； S6、 根据步骤S4中的闸前壅水 峰值曲线簇， 确定应急处置时精确的闸前壅水峰 值。 本发明估算精度高， 使用方便快捷， 可快速准 确地估算出不同闸门初始流量和闸门流量变幅 下的闸前壅水峰值， 既可以简便快捷地估算闸前 壅水峰值的范围， 也可以更确切地确定闸前壅水 峰值。 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 CN 115526090 A 2022.12.27 CN 115526090 A 1.一种闸控渠道应急关闭闸前壅水峰值估算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 构建渠道的一维 非恒定流仿真模型； S2、 确定应急调控典型工况； S3、 根据步骤S1中的仿真模型对步骤S2中的典型工况进行模拟， 确定典型工况的闸前 壅水峰值； S4、 根据步骤S3中典型工况的闸前壅水峰值绘制闸前壅水峰值曲线簇； S5、 根据步骤S4中的闸前壅水峰值曲线簇， 确定应急处置时 闸前壅水峰值的范围； S6、 根据步骤S4中的闸前壅水峰值曲线簇， 确定应急处置时精确的闸前壅水峰值。 2.根据权利要求1所述的一种闸控渠道应急关闭闸前壅水峰值估算方法， 其特征在于， 步骤S1包括以下分步骤： S11、 获取渠道结构尺寸 参数和水力学参数； S12、 根据分步骤S11中获取到的渠道结构尺寸参数和水力学参数， 建立水动力学方程 组； S13、 输入初始条件、 上游边界条件和下游边界条件， 采用有限差分法对分步骤S12中建 立的水动力学 方程组进行离 散； S14、 采用追赶法迭代计算分步骤S13中离散方程构成的水动力学方程组， 输出渠道各 断面的水位和流 量随时间的动态响应。 3.根据权利要求2所述的一种闸控渠道应急关闭闸前壅水峰值估算方法， 其特征在于， 步骤S12包括以下分步骤： S121、 根据由连续方程和动量方程组成的圣维南方程组， 建立渠道部分的水动力学方 程组： 其中： A为过水面积， t为时间坐标， Q为流量， x为空间坐标， q为单位长度渠道上的侧向 入流量， g为重力加速度， z为水位， n 为糙率系数， R为水力半径； S122、 根据无量纲形式的闸门过流公式， 建立节制闸部分的水动力学 方程： 其中： K＝(q2/g)1/3， q为闸门的单宽流量， e为闸门的开度， m和n为与闸门型式和过闸流 量有关的经验系数， He为闸门的上下游水位差， He＝zup‑zdown， zup为闸门上游的水位， zdown为 闸门下游的水位。 4.根据权利要求3所述的一种闸控渠道应急关闭闸前壅水峰值估算方法， 其特征在于， 步骤S13包括以下分步骤： S131、 按照Preissmann离散格式， 计算圣维南方程组中的变量、 变量对时间和空间的偏 导数， 计算式为： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115526090 A 2其中： f(x,t)为圣维南 方程组原方程， 为圣维南方程组离散方程， θ 为时间权重系数， ψ 为空间权重系数， j为以流程距离 s为横坐标， 时间t 为纵坐标构成的矩形网格中， 平行于 s轴 的直线在t轴上的位置编号， i为平行于t轴的直线在s轴上的位置编号， Δ s为空间步长， Δt 为时间步长； S132、 根据分步骤S131计算得到的偏导数， 建立 圣维南方程组中连续方程的离 散方程： 其中： a1i＝(1‑ψ )BM， B为水面宽度， BM为Preissmann离散格式中网格偏心点M断面处的水 面宽度， 即下 标M表示在M断面处取值, c1i＝ ψBM， S133、 根据分步骤S131计算得到的偏导数， 建立 圣维南方程组中动量方程的离 散方程： 其中： c2i＝‑a2i， 式中的下标z表 示偏导数的自变 量是z， 即水位； S134、 以初始时刻渠道各离散断面的水位、 流量作为时空离散水动力学方程组的初始 条件， 根据渠道的入流 流量， 建立上游边界条件离 散方程： 其中： a0、 b0和e0为离散系数， 为初始时刻上游边界断面的水位， 为初始时刻上游边 界断面的流 量； S135、 根据下游流 量水位关系， 建立下游边界条件离 散方程： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115526090 A 3