申请/专利权人：三峡大学

申请日：2022-06-15

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN115081201B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06Q50/08;G06F119/14;G06F113/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2022.10.11#实质审查的生效;2022.09.20#公开

摘要：一种应用于评估涵洞过鱼能力的预测方法，步骤为：步骤1：涵洞流态判别及水力计算过程；步骤2：过鱼对象游泳能力数据库构建；步骤3：涵洞过鱼能力判别原则；步骤4：涵洞过鱼能力预判模型构建方法；步骤5：涵洞过鱼效果数值预测评价。本发明依托现有涵洞工程，根据现有的涵洞基本信息，计算涵洞相关的水力参数；通过文献调研收集不同过鱼对象游泳能力数据，形成游泳能力函数表达式；结合涵洞的水力信息，提出可能判定涵洞过鱼能力的三个原则；利用Python语言构建涵洞过鱼能力预判模型，预测过鱼对象成功通过涵洞的概率。本发明提出的应用于评估涵洞过鱼能力的预测方法，可应用于我国已建涵洞工程过鱼效果评价中，为以后辅助涵洞过鱼提供优化建议。

主权项：1.一种应用于评估涵洞过鱼能力的预测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：确定涵洞流态判别及水力计算过程；步骤2：构建过鱼对象游泳能力数据库；步骤3：确定涵洞过鱼能力判别原则；步骤4：确认涵洞过鱼能力预判模型构建方法；步骤5：进行涵洞过鱼效果数值预测评价；步骤1中，根据涵洞进口水深、出口水深和洞高参数的不同，将涵洞流态分为无压流、半压力流、非淹没压力流和淹没压力流，四种涵洞流态的判别标准如下：1）当H≤1.2D时，若h＜D，则涵洞流态为无压流；若h≥D，则涵洞流态为淹没压力流；2）当1.2D＜H≤1.5D时，若h＜D，则涵洞流态为半压力流；若h≥D，涵洞流态为淹没压力流；3）当＞1.5D时，若h＜D，则涵洞流态为非淹没压力流；若h≥D，则涵洞流态为淹没压力流；上述判别标准中，H为上游水深；h为下游水深；D为洞高；其中，无压流态根据涵洞洞长L与上游水深H的关系，分为长洞和短洞；L8H时为短洞，反之为长洞；四种涵洞流态，采用的流量计算公式，如下：1）无压流：不分长短洞，无压流计算公式为：，式中Q为流量；为淹没系数；m为流量系数；B为洞宽；g为重力加速度；H0为包括行进流速水头在内的进口水深；，式中U0为上游行进流速；为动能修正系数；当0.72时，，若=0.72，则为非淹没流态，淹没系数，对于短洞：，式中为洞进口内水深，为坡度；对于长洞，则需以出口水深为控制水深，从出口断面向上游推算洞内水面线以确定洞进口内水深；2）半压力流：半压力流涵洞流量计算公式为：，其中，m为流量系数，为修正系数；3）非淹没压力流：非淹没压力流涵洞流量计算公式为：、 ，式中； ；C=； ；上式中A为洞身断面面积；m2为流量系数；为坡度；R为水力半径；为湿周；C为谢才系数；n为糙率；为除出口损失系数以外的局部损失系数之和，为进口损失系数，为闸门槽损失系数，进口渐变段损失系数，出口渐变段损失系数；4）淹没压力流：淹没压力流涵洞流量计算公式为： ； ； ；上式中为流量系数，h为出口水深；流量计算完成之后，由于断面形状、尺寸固定不变，由连续性方程计算涵洞内平均流速，矩形断面流速方程为：，式中Q为流量；B为洞宽为涵洞进口水深H、出口水深h和中间水深h0的算数平均值；U为涵洞平均流速；圆形断面流速方程为：；步骤2中，通过文献检索及工程调研方式收集我国过鱼对象的游泳能力数据，收集与涵洞设计有关的游泳能力数据，形成可预测不同过鱼对象游泳能力函数关系式数据库；所述的游泳能力数据包括游泳耐力和游泳距离，根据游泳耐力时间将游泳速度定义为持续游泳速度阶段、耐久游泳速度阶段和爆发游泳速度阶段，由此计算出最大可持续游泳速度和最小爆发游泳速度；确定鱼类游泳耐力与体长、游泳速度和水温的函数关系后，游泳距离的计算公式D=V-U×t，式中D为游泳距离，U为水流速度，V为游泳速度，为游泳耐力时间；步骤3中，对涵洞过鱼能力进行判别是根据测量的水深，快速判断是否存在水深障碍；排除水深障碍后，对流速进行验证；若某节点流速大于鱼类最小爆发游泳速度，则该点存在流速障碍；若将流速障碍也排除后，则根据游泳耐力时间与游泳速度的关系函数及游泳距离公式，推算出鱼类可以上溯的最大距离，判断该距离是否大于涵洞长；步骤4中，利用Python语言构建涵盖涵洞尺寸信息、水力信息和鱼类信息模拟预测涵洞过鱼能力的方法；步骤5中，用步骤4构建的涵洞过鱼能力预判模型，预测不同流量和涵洞尺寸下，不同鱼种、体长大小过鱼对象通过涵洞的概率，并通过构建物理模型，开展放鱼试验，验证模型预测的准确性。

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百度查询： 三峡大学 应用于评估涵洞过鱼能力的预测方法

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