买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：河海大学

摘要：本发明公开了一种河网水流受阻强度的计算方法及环状河网功能连通性评价方法，首先，将实际河网简化为网络模型，其中源头、出口及交汇点为节点，河流为边，其权重以流量表示；类比电网络，将水流受阻强度视为等效电阻，以相邻河网节点间流量的倒数作为对应网络边的受阻强度；利用电路网络中的串联与并联原理，推导出任意节点对间的受阻强度；重复此过程，得到全网络的水流受阻强度矩阵；得到各节点的阻力强度，统计各节点阻力强度的平均值，得到河网的整体受阻强度。本发明将复杂的河网系统简化为易于分析的电路模型，从而便于进行大规模的计算和模拟，进而评估整个河网的水流受阻情况。此方法为河网水流受阻分析提供了新视角和有效工具。

主权项：1.一种基于电阻网络的河网水流受阻强度的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1将实际河网概化为网络模型，河流的源头、出口以及河流的交汇处概化为网络节点，节点数记为n，河流概化为网络边，边数为m，各条边的权重记为w1、w2、……wm且用流量表征，代表河流的过流能力；2将网络模型类比成电路网络，网络节点间的水流受阻强度类比为电路网络中两节点间的等效电阻，定义每条河流的水流受阻强度为该河流过流能力的倒数，参照电路网络中串联与并联等效电阻的计算公式，计算任意节点对间的水流受阻强度；3重复步骤2，计算出网络中所有节点对间的水流受阻强度，形成水流受阻强度矩阵；4计算水流受阻强度矩阵中第i行或第i列的均值，记为节点i的阻力强度，所有节点阻力强度的均值为河网的整体受阻强度；所述步骤1中，将实际河网概化为网络模型；根据曼宁公式计算出的河流流量作为网络边的权重，计算公式为： 式中：Q为河流过流能力；A为河流断面面积；n为曼宁糙率；R为河流水力半径；S为河床坡度；如果河流上存在闸、坝水利工程，需要考虑水流的通过概率，过流能力计算公式为：Qb＝pQ------2式中：Qb为受阻河流的过流能力；p是水流通过概率；所述步骤2中，每条河流的水流受阻强度ri为过流能力的倒数，计算公式为： 式中：ri为河流i的水流受阻强度，Qi为河流i的过流能力；所述步骤2中，任意节点对间的水流受阻强度，记为Ri，j，通过类比电路网络的等效电阻公式计算，满足串联法则和并联法则，即：串联法则：Ri，j＝r1+r2+…+rn------4式中：Ri，j为两个节点i与j之间的水流受阻强度；r1，r2，...rn，是两个节点i与j串联时，水流所经过的中间每一条河流的水流受阻强度；并联法则：式中：Ri，j为两个节点i与j之间的水流受阻强度；r1，r2，...rn，是两个节点i与j所并联时，水流所经过的中间每一条河流的水流受阻强度；所述步骤2，对于结构复杂的网络，采用Laplacian矩阵的Moore-Penrose逆矩阵快速计算水流受阻强度，计算过程如下：1将m条边、n个节点的网络转为网络形式：G＝V，E，W，V表示节点集，E表示边集，W表示权重集，则计算出G的邻接矩阵AG＝aijn×n为： 2计算出G的对角矩阵：DG＝diagd1，d2，…，dn------7式中：DG表示G的对角矩阵；di代表节点i的度；3计算出G的Laplacian矩阵：LG＝DG-AG------8式中：LG表示G的Laplacian矩阵；AG表示G的邻接矩阵；4计算出G的Laplacian矩阵的Moore-Penrose逆矩阵和G之间满足以下关系：则节点i与j之间的水流受阻强度计算公式为： 式中：Ri，j为两个节点i与j之间的水流受阻强度；是Laplacian矩阵LG的Moore-Penrose逆矩阵，表示Laplacian矩阵LG删除第i行第i列后的子矩阵的Moore-Penrose逆矩阵，表示Laplacian矩阵LG删除第j行第j列后的子矩阵的Moore-Penrose逆矩阵，表示Laplacian矩阵LG删除第i行第i列与第j行第j列后的子矩阵的Moore-Penrose逆矩阵。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 河海大学 河网水流受阻强度的计算方法及环状河网功能连通性评价方法