[發明專利]河口橋梁工程阻水比測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201710458936.2
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107356285B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 何用;黃燕;莫偉均;何貞俊;張金明;劉霞;葉榮輝;穆守勝
• 申請（專利權）人: 珠江水利委員會珠江水利科學研究院
• 主分類號: G01D21/00
• 分類號: G01D21/00;E02B1/00
• 代理公司: 44314 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙)
• 代理人: 林儉良;王少虹

本發明公開了一種河口橋梁工程阻水比測量方法及裝置，測量方法包括以下步驟：S1、結合橋梁的橋軸線與河道主流方向，確定橋梁的投影斷面的位置；S2、根據預設水位下投影斷面附近的平面流場特征，確定橋梁各橋墩所在投影斷面位置的流速V_i、橋墩處水流和河道主流之間的夾角θ_i；S3、結合預設水位和橋墩的形狀，確定各個橋墩的阻水面積A_i；通過下式分別獲得各個橋墩的阻水流量q_i＝A_iV_icosθ_i；所有橋墩的總阻水流量q＝Σq_i；S4、獲得預設水位下的投影斷面的流量Q，結合橋墩的總阻水流量q，得到阻水比α＝q/Q。本發明充分考慮河口復雜河道結構形式，可為橋梁工程設計提供更為科學的阻水比計算方法，為河口工程管理提供更為直接準確的技術指標。

技術領域

本發明涉及河口動力技術領域，尤其涉及一種河口橋梁工程阻水比測量方法及裝置。

背景技術

河道橋梁工程中，橋墩及其承臺等下部結構占用河道部分行洪過流面積，增大局部水流阻力，對河道水流產生阻礙作用。阻水比是指設計洪(潮)水位下，涉水建筑物橋墩在垂直于水流方向上的投影面積與工程建設前同一過水斷面面積之比，以百分數統計。該意義下橋梁阻水比實際上反映的是橋墩障礙(或壓縮)水流的程度，能夠直接評估工程阻水效應，在一定程度上反映了橋梁工程的壅水影響程度，對于分析工程對河道行洪及河勢穩定的影響具有十分重要的意義，是目前水行政主管部門加強河道管理范圍內建設項目管理的定量控制指標，因而也是涉水橋梁工程設計需要關注的關鍵參數。

直接采用阻水面積比進行阻水比計算的方法是對于灘槽結構差異不大的河道而言，該河道斷面流速分布相對均勻，橋梁工程沿線的流速、流向差異不大，阻水面積比基本能夠反映工程的阻水效應。但對于河口而言，淺灘發育，淺灘和深槽相間，灘槽結構復雜，水流流速在斷面分布不均，淺灘流速小，深槽流速大或各橋墩軸線與水流的夾角不同，二者相差數倍。根據相關學者對珠江河口一些橋梁工程的研究表明布置在淺灘和深槽不同部位的橋墩，阻水比在不同水位下的變化規律不盡相同(如圖1所示)，因此，即使具有相同的阻水面積，其實際的阻水效應差別甚遠，且面積阻水比常需使用水位雍高值作為阻水程度判別標準不夠直接形象，導致現有的阻水比計算方法難以反映河口河道差異，阻水比指標出現失真。

橋梁阻水引起的局部水頭損失可以近似表達如下：

ΔZ＝ζ·ν²/2g

式中：ζ為局部水頭損失系數，v為橋墩附近的流速，g為重力加速度。從公式可以看出橋梁壅水與流速密切相關，流速越大，其引起的橋梁壅水越大。

涉水橋梁阻水比與上游水位壅高相關性水槽試驗研究表明，在相同阻水比條件下，上游水位壅高值隨流速的增加而增大，與流速近似成二次曲線關系，阻水比越大，曲線“上翹”的越快(如圖2所示)，曲線斜率隨流速增大的越快，水位壅高對流速越敏感?？梢?，橋梁工程實際阻水效應與阻水構筑物附近的流速密切相關。因此，如何更為準確地反映橋梁工程沿線流速、流向差異對橋梁阻水效應的影響，尋找一種適應于河口復雜灘槽結構的橋梁阻水比計算方法是一個亟待解決的關鍵問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，提供一種適用具有復雜灘槽結構河口的河口橋梁工程阻水比測量方法及裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種河口橋梁工程阻水比測量方法，包括以下步驟：

S1、結合橋梁的橋軸線與河道主流方向，確定所述橋梁的投影斷面的位置；所述投影斷面的位置垂直于河道主流方向；

S2、根據預設水位下所述投影斷面附近的平面流場特征，確定所述橋梁各橋墩所在投影斷面位置的流速V_i、所述橋墩處水流和河道主流之間的夾角θ_i；