[發明專利]一種泵站前池揚沙率的確定方法

有效

• 申請號: 201611071629.0
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106709153B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 陳鑫;王福軍
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;何家鵬

1.一種泵站前池揚沙率的確定方法，包括以下步驟：

1)確定泵站前池的流速隨時間變化的函數關系式U(t)；

2)計算泵站前池的最大謝爾茲數Θ_m、摩擦因子f和動床面粗糙高度k_N；

3)計算泵站前池的泥沙沉降速度w，以及泥沙在輸沙層內的沉降時間與流動周期T的比值Ψ；

4)計算泵站前池的泥沙對流速的相位漂移ψ和泥沙相位的殘留α，具體計算過程如下：

利用如下提供的式(7)算得泵站前池的泥沙對流速的相位漂移ψ，利用如下提供的式(8)得泥沙相位的殘留α的值，

α＝exp(-0.2/Ψ) (8)

5)計算水體的挾沙能力F、泥沙體積分數濃度C和水體的挾沙能力隨時間的變化率dF/dt，具體計算過程如下：

利用如下提供的式(9)～(11)得到F、C和dF/dt相關表達式，

C(F)＝0.22exp(-F^-1) (10)

其中Θ_cr是臨界謝爾茲數，其落后于謝爾茲數Θ的時間相位為泵站前池的泥沙對流速的相位漂移ψ；t是時間；U是泵站前池的流速，下標m代表最大值；D是泥沙粒徑；s是泥沙密度與水密度的比值；g是所在地的重力加速度；

6)計算泵站前池的揚沙率，具體計算過程如下：

利用如下式(12)～(14)即得到凈揚沙率Φ、下沉通量Φ_d和上浮通量Φ_u的函數關系式，即可確定泵站前池的揚沙率

Φ_u＝Φ-Φ_d (14)。

2.如權利要求1所述的一種泵站前池揚沙率的確定方法，其特征在于：所述步驟1)中，采用2階Stokes波動理論確定泵站前池的流速隨時間變化的函數關系式U(t)。

3.如權利要求2所述的一種泵站前池揚沙率的確定方法，其特征在于：所述步驟2)中，利用如下的式(1)～(3)計算泵站前池的最大謝爾茲數Θ_m、摩擦因子f和動床面粗糙高度k_N的過程如下；

其中U是泵站前池的流速，下標m代表最大值；D是泥沙粒徑；T是流動周期；Θ是謝爾茲數，下標m代表最大值；f是摩擦因子；s是泥沙密度與水密度的比值；所在地的重力加速度g；k_N是動床面粗糙高度；

先假定最大謝爾茲數Θ_m<1，由式(3)得到動床面粗糙高度k_N＝5D，代入式(2)，得到摩擦因子f的值；代入式(1)得到的最大謝爾茲數的值Θ_m，若小于1則假設成立，若大于1則假設不成立；

若上述假設不成立，根據最大謝爾茲數Θ_m>1，由式(3)得到動床面粗糙高度k_N＝5Θ_mD；代入式(2)，并聯合式(1)，得到

從式(4)解得摩擦因子f的值代入式(1)得最大謝爾茲數Θ_m，代入式(3)得動床面粗糙高度k_N的值。

4.如權利要求3所述的一種泵站前池揚沙率的確定方法，其特征在于：所述步驟3)中，泵站前池的泥沙沉降速度w，以及泥沙在輸沙層內的沉降時間與流動周期T的比值Ψ的計算過程如下：

從下述式(5)得到泵站前池的泥沙沉降速度w的值，將泵站前池的泥沙沉降速度w代入下述式(6)得泥沙在輸沙層內的沉降時間與流動周期的比值Ψ，

其中ν是水的運動粘性系數。