【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種河工模型試驗(yàn)領(lǐng)域，具體是一種河工長(zhǎng)模型試驗(yàn)進(jìn)出口流量-水位要素控制方法。
技術(shù)介紹
1、河工模型試驗(yàn)是研究河流在天然情況下或在有水工建筑物的情況下水流結(jié)構(gòu)、河床演變過(guò)程和工程方案效果的一種常用方法。基于水沙運(yùn)動(dòng)相似性的要求和場(chǎng)地等條件的限制，在河工模型試驗(yàn)過(guò)程中通常將平面比尺和垂向比尺設(shè)計(jì)為不同的參數(shù)，造成了模型的幾何變態(tài)。為了滿足泥沙運(yùn)動(dòng)相似，通常采用輕質(zhì)沙，但利用輕質(zhì)沙進(jìn)行模型試驗(yàn)不能把水流運(yùn)動(dòng)和河床變形兩個(gè)時(shí)間比尺統(tǒng)一，存在時(shí)間變態(tài)，進(jìn)而給河工模型試驗(yàn)帶來(lái)系統(tǒng)誤差，減少時(shí)間變態(tài)的誤差是提高河工模型試驗(yàn)可靠度及精度需要解決的重要問(wèn)題。
2、在河工模型試驗(yàn)中水沙參數(shù)為恒定值時(shí)，時(shí)間變態(tài)的影響很小，這一特點(diǎn)正是變態(tài)河工模型試驗(yàn)可行的理論基礎(chǔ)。因此，變態(tài)河工模型試驗(yàn)進(jìn)口水沙過(guò)程通常將原型非恒定水沙過(guò)程概化為一系列恒定子過(guò)程。在模型試驗(yàn)開(kāi)始、相鄰恒定子過(guò)程過(guò)渡及試驗(yàn)結(jié)束中，模型仍存在非恒定水沙運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，由于水流動(dòng)態(tài)反饋的速度比泥沙的傳輸速度更快，往往會(huì)造成水流過(guò)程與泥沙運(yùn)動(dòng)過(guò)程的錯(cuò)相，形成水流與泥沙運(yùn)動(dòng)過(guò)程實(shí)際上的不相似。
3、以往河工模型試驗(yàn)中，水沙條件控制一般采用進(jìn)、出口水沙要素同時(shí)控制方法，即上游進(jìn)口流量由本級(jí)向下一級(jí)調(diào)節(jié)時(shí)，尾門(mén)水位調(diào)節(jié)同時(shí)相應(yīng)進(jìn)行。但是，當(dāng)模擬河段較長(zhǎng)時(shí)，河段槽蓄作用比較明顯，對(duì)非恒定流水沙過(guò)程的模擬將造成一定程度的偏差。因此，對(duì)于盡可能減少非恒定水沙傳播時(shí)間占同級(jí)流量放水時(shí)間比例、促使非恒定水沙傳播過(guò)程與原型趨于一致，減少時(shí)間變態(tài)對(duì)模型水沙運(yùn)動(dòng)的影響，是長(zhǎng)河段動(dòng)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種河工長(zhǎng)模型試驗(yàn)進(jìn)出口流量-水位要素控制方法，保證進(jìn)出口正常的水位流量關(guān)系，減少時(shí)間變態(tài)對(duì)模型水沙運(yùn)動(dòng)的影響，避免水位及流量的劇烈變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的影響。
2、一種河工長(zhǎng)模型試驗(yàn)進(jìn)出口流量-水位要素控制方法，河工模型中本級(jí)流量調(diào)整下一級(jí)流量時(shí)，采用逐漸變化的方式并提前一定時(shí)間改變進(jìn)口流量，同時(shí)采用逐漸變化的方式延遲尾門(mén)水位變化。
3、進(jìn)一步的，所述采用逐漸變化的方式并提前一定時(shí)間改變進(jìn)口流量，具體實(shí)施方式為：
4、進(jìn)口流量q進(jìn)口的控制過(guò)程采用下式：
5、
6、式中：q1、q2分別為前、后級(jí)流量，t改為流量由q1變?yōu)閝2的時(shí)間，t1為水流波從模型進(jìn)口到出口的時(shí)間，ta為時(shí)間，單位為秒。
7、進(jìn)一步的，t1由下式表示：
8、
9、式中l(wèi)為河道長(zhǎng)度，as為斷面過(guò)水面積，b為水面寬度，v1為斷面平均流速。
10、進(jìn)一步的，所述采用逐漸變化的方式延遲尾門(mén)水位變化，具體實(shí)施方式為：尾門(mén)水位z尾門(mén)采取滯后控制，其過(guò)程為t1時(shí)間內(nèi)按上一級(jí)水位z1運(yùn)行，t2時(shí)間內(nèi)按下式控制：
11、
12、式中z1、z2分別為上、下級(jí)尾門(mén)水位，t2為當(dāng)水流傳播到尾門(mén)后達(dá)到目標(biāo)水位需要的時(shí)間。
13、進(jìn)一步的，t2由下式表示：
14、
15、式中b為水面寬度，l為河道長(zhǎng)度，dz為上下級(jí)水位差，dq為進(jìn)出口流量差。
16、本專利技術(shù)提出了進(jìn)行不同流量級(jí)調(diào)整時(shí)進(jìn)口流量、出口水位及進(jìn)出口調(diào)控時(shí)間的計(jì)算公式，改進(jìn)了河工模型試驗(yàn)控制方式的方法，在河工模型實(shí)驗(yàn)中，需要調(diào)整流量時(shí)，在適當(dāng)時(shí)間提前改變進(jìn)口流量，延遲尾門(mén)水位變化，可以保證進(jìn)出口正常的水位流量關(guān)系，避免水位及流量的劇烈變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的影響。
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1.一種河工長(zhǎng)模型試驗(yàn)進(jìn)出口流量-水位要素控制方法，其特征在于：河工模型中本級(jí)流量調(diào)整下一級(jí)流量時(shí)，采用逐漸變化的方式并提前一定時(shí)間改變進(jìn)口流量，同時(shí)采用逐漸變化的方式延遲尾門(mén)水位變化。
2.如權(quán)利要求1所述的河工長(zhǎng)模型試驗(yàn)進(jìn)出口流量-水位要素控制方法，其特征在于：所述采用逐漸變化的方式并提前一定時(shí)間改變進(jìn)口流量，具體實(shí)施方式為：
3.如權(quán)利要求2所述的河工長(zhǎng)模型試驗(yàn)進(jìn)出口流量-水位要素控制方法，其特征在于：T1由下式表示：
4.如權(quán)利要求2或3所述的河工長(zhǎng)模型試驗(yàn)進(jìn)出口流量-水位要素控制方法，其特征在于：所述采用逐漸變化的方式延遲尾門(mén)水位變化，具體實(shí)施方式為：尾門(mén)水位Z尾門(mén)采取滯后控制，其過(guò)程為T(mén)1時(shí)間內(nèi)按上一級(jí)水位Z1運(yùn)行，T2時(shí)間內(nèi)按下式控制：
5.如權(quán)利要求4所述的河工長(zhǎng)模型試驗(yàn)進(jìn)出口流量-水位要素控制方法，其特征在于：T2由下式表示：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種河工長(zhǎng)模型試驗(yàn)進(jìn)出口流量-水位要素控制方法，其特征在于：河工模型中本級(jí)流量調(diào)整下一級(jí)流量時(shí)，采用逐漸變化的方式并提前一定時(shí)間改變進(jìn)口流量，同時(shí)采用逐漸變化的方式延遲尾門(mén)水位變化。
2.如權(quán)利要求1所述的河工長(zhǎng)模型試驗(yàn)進(jìn)出口流量-水位要素控制方法，其特征在于：所述采用逐漸變化的方式并提前一定時(shí)間改變進(jìn)口流量，具體實(shí)施方式為：
3.如權(quán)利要求2所述的河工長(zhǎng)模型試驗(yàn)進(jìn)出口流...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭小虎，孫貴洲，郭超，盧金友，姚仕明，金中武，李凌云，陳棟，鄧彩云，唐峰，陶銘，鄒驥，王彥君，王洪楊，劉心愿，張慧，谷利華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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