[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

技術領域

本發明涉及一種沖擊河流整治線寬度確定方法，屬于航道整治技術領域。

背景技術

在進行沖積河流航道整治設計時，整治水位和整治線寬度是十分重要的兩個基本參數，對整治效果和工程造價起決定性作用。盡管航道整治通常都是基于低水整治理念，不過整治水位一般位于設計最低通航水位之上，具有一定的超高值，可能與河道防洪控制產生一定程度的矛盾。必要時，需要對整治水位進行適當調整，以便同時滿足防洪與通航的需求。因此，合理確定整治水位與整治線寬度，并根據需要加以調整一直以來都是人們關注的焦點。

在航道整治設計時，整治水位通常是獨立確定的。整治水位的確定方法主要有超高設計水位法、平邊灘水位法和臨界水位法等，實質都是經驗方法；整治線寬度的確定方法主要有經驗方法、水力學計算方法和河流動力學方法等，但均是在整治水位給定的基礎上再行確定。至于整治水位與整治線寬度之間的關系研究則成果相對較少，其主要適應于特定河段，普遍適用性不足。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種沖擊河流整治線寬度確定方法，解決現有技術中整治線寬度的確定方法普遍適用性不足的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種沖擊河流整治線寬度確定方法，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。

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。

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：

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：

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：

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：

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：

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：

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＝3.83D^1/3H^1/6；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；