[發明專利]一種沖擊河流整治線寬度確定方法

在審

• 申請號: 201711040880.5
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107630435A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 張瑋;雷潘;張妍;柴躍躍;吳彥穎;徐延琦;車瑞
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02B3/02
• 分類號: E02B3/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

1.一種沖擊河流整治線寬度確定方法，其特征在于，包括如下步驟：

根據泥沙沖刷總量相同原則，推導沖積河流整治水位與整治線寬度的關系式；

初步確定整治水位及整治線寬度；

按照河道防洪控制要求調整得到新的整治水位；

根據所述關系式及新的整治水位求得新的整治線寬度。

2.根據權利要求1所述的沖擊河流整治線寬度確定方法，其特征在于，所述泥沙沖刷總量相同原則是指：對于同一淺灘的不同整治水位，在整治水位降至設計水位期間上游來沙量與洪水期淺灘上泥沙淤積量之和相同。

3.根據權利要求2所述的沖擊河流整治線寬度確定方法，其特征在于，推導沖積河流整治水位與整治線寬度關系式的具體方法如下：

以∑G_S表示水流輸沙能力，以表示兩種不同整治參數組合下水流輸沙能力，基于擬整治淺灘“泥沙沖刷總量相同”原則，則有

∑G_S1＝∑G_S2(1)

水流輸沙能力∑G_S的計算公式如下：

ΣGS=∫0T∫0Bgdbdt---(2)]]>

式中：g為淺灘整治后的單寬輸沙率；B為采取整治工程措施后的河寬；T為淺灘的沖刷時間；

取T為整治水位降至設計水位的歷時時長，則式(2)可寫為：

ΣGS=∫TZTS∫0Bgdbdt---(3)]]>

式中：T_Z、T_S分別為整治水位和設計水位對應的時刻；

假設β即為水位隨時間的變化率，將式(3)積分換元，可得：

ΣGS=β∫ZSZZ∫0Bgdbdz---(4)]]>

式中：Z_Z、Z_S分別為整治水位和設計水位高程；

近似認為g在整治水位降至設計水位期間也是線性變化的，那么，式(4)可寫為：

ΣGS≈β2ΔZ(∫0BZgdb+∫0BSgdb)---(5)]]>

式中：B_Z、B_S分別為整治水位和設計水位對應的河面寬度；ΔZ＝Z_Z-Z_S為整治水位超高值；

由于設計水位時淺灘無需沖刷，此時的斷面輸沙率則有：

ΣGS=β2ΔZ∫0BZgdb---(6)]]>

式中：為整治水位對應的斷面輸沙率；

用沙莫夫的底沙斷面輸沙率公式代替式(6)中的并代入等式(1)中得到：

β2ΔZ1KD1(U1UH1)3UH1(U1UH1-1)(D1H1)nBZ1=β2ΔZ2KD2(U2UH2)3UH2(U2UH2-1)(D2H2)nBZ2---(7)]]>

式中：K為常系數；D為泥沙平均粒徑；U為斷面平均流速，U＝Q/BH；H為斷面的平均水深，H＝H(ΔZ)；Q為整治水位對應的斷面流量，Q＝Q(ΔZ)；B為河面寬度；U_H為止動流速，U_H＝3.83D¹³H¹⁶；n為指數；

D₁、D₂分別為不同整治水位對應的淺灘整治后河床推移質的平均泥沙粒徑，D₁＝D₂；

U₁、U₂分別為不同整治水位對應的淺灘整治后的斷面平均流速；

H₁、H₂分別為不同整治水位對應的淺灘整治后的斷面平均水深；

U_H1、U_H2分別為不同整治水位對應的止動流速；

ΔZ₁、ΔZ₁分別為不同整治水位對應的淺灘整治后的水位超高值；

B_Z1、B_Z2分別為不同整治水位對應的河面寬度；

將式(7)中改寫為則式(7)可以化簡為：

ΔZ1D1(U1UH1)3+mUH1(D1H1)1/4BZ1=ΔZ2D2(U2UH2)3+mUH2(D2H2)1/4BZ2---(8)]]>

化簡后可得：

ΔZ1Q1(3+m)D1(7-4m)/12BZ1(2+m)H1(43+14m)/12=ΔZ2Q2(3+m)D2(7-4m)/12BZ2(2+m)H2(43+14m)/12---(9)]]>

整理式(9)最后得：

BZ2BZ1=(ΔZ2ΔZ1)12+m(Q2Q1)3+m2+m(D2D1)7-4m24+2m(H1H2)43+14m24+12m---(10)]]>

m為經驗參數，Q₁、Q₂分別為不同整治水位對應的水位流量。