[發(fā)明專利]一種挖入式港池防淤減淤的方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201810029657.9 | 申請(qǐng)日： | 2018-01-12 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN108149635B | 公開（公告）日： | 2019-04-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 張先飛;王玲玲;唐洪武;伍夢(mèng)天;徐雷諾;黃玄 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 河海大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | E02B1/00 | 分類號(hào)： | E02B1/00;E02F5/28;E02B3/02 |
| 代理公司： | 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224 | 代理人： | 劉艷艷;董建林 |
| 地址： | 211100 江*** | 國(guó)省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 港池 防淤 挖入式港池 水泵 淤積 涵管 數(shù)學(xué)模型 出水頭 取水頭 引水 泵房 邊界層分離 環(huán)境問題 農(nóng)業(yè)廢水 平面二維 背水面 熱污染 水循環(huán) 輸運(yùn) 水沙 油污 抽水 水體 水污染 水面 港口 上游 污染 | ||
1.一種挖入式港池防淤減淤的裝置，其特征在于，在河道和港池交界處設(shè)有泵房，泵房中設(shè)置有至少一套水泵和引水涵管，在河道和港池內(nèi)分別設(shè)置取水頭、出水頭；引水涵管兩端分別連接取水頭和出水頭，并與水泵相連，由水泵帶動(dòng)水循環(huán)，完成港池上游順?biāo)娉樗⒏鄢貎?nèi)背水面噴水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的挖入式港池防淤減淤的裝置，其特征在于：所述引水涵管由多根單根涵管連接而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的挖入式港池防淤減淤的裝置，其特征在于：所述水泵選用軸流泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的挖入式港池防淤減淤的裝置，其特征在于：所述引水涵管的轉(zhuǎn)彎處設(shè)有圓柱形鎮(zhèn)墩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的挖入式港池防淤減淤的裝置，其特征在于：所述鎮(zhèn)墩采用等級(jí)為C15的素混凝土澆筑支撐。
6.一種挖入式港池防淤減淤的方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1所述的挖入式港池防淤減淤的裝置，具體包括以下步驟：
步驟一，建立挖入式港池的平面二維水沙輸運(yùn)數(shù)學(xué)模型，采用無(wú)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格單元進(jìn)行區(qū)域的劃分，并采用Roe’s近似黎曼解算法對(duì)模型進(jìn)行求解；時(shí)間積分方法采用二階龍格庫(kù)塔格式；
對(duì)于開邊界，給定特定的流量或水位帶入流體力學(xué)控制方程中進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于閉邊界，沿模型計(jì)算區(qū)域的閉邊界各變量的法向流速均被設(shè)置為零；為了描述單元的干濕屬性，定義三個(gè)水深特征值hdry、hflood、hwet，并根據(jù)特征水深定義淹沒邊界；所述的二維水沙輸運(yùn)數(shù)學(xué)模型的控制方程見式(1)～(4)：
連續(xù)性方程：
X和Y方向動(dòng)量方程：
二維笛卡爾坐標(biāo)系下的標(biāo)量運(yùn)輸方程的一般形式如下：
其中河床剪切應(yīng)力項(xiàng)可由二次摩擦定律得到，并采用曼寧系數(shù)計(jì)算糙率，公式如下：
Tij項(xiàng)表示側(cè)向壓力，主要包括粘性摩擦力Txx、紊流摩擦力Txy和差動(dòng)平流剪切力Tyy三部分；由于其和平均速度的梯度以及水平渦粘性系數(shù)A有關(guān)，采用估算的式子如下：
對(duì)于水平渦粘性系數(shù)的計(jì)算，通過引入和特征長(zhǎng)度l有關(guān)的有效渦粘系數(shù)cs，給出如下計(jì)算公式：
式中：τ為時(shí)間；x、y、z構(gòu)成右手Cartesian坐標(biāo)系；η為水位；d為靜止水深；h＝d+η，h為總水深；和是水平方向的速度分量的垂直向積分均值；f＝2ΩsinΦ為科氏力系數(shù)，Ω是地球旋轉(zhuǎn)的角頻率，Φ是當(dāng)?shù)氐木暥龋籫是當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋沪咽撬拿芏龋缓蜑榈厍蜃赞D(zhuǎn)引起的加速度；τsx，τsy為風(fēng)場(chǎng)摩擦力在x，y上的分量；τbx，τby為底床摩擦力在x，y上的分量；sxx、sxy、syx、syy為輻射應(yīng)力張量的分量；pa為當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)；ρ0是水的參照密度；S是源匯項(xiàng)；us,vs是源匯項(xiàng)水流流速；為標(biāo)量平均濃度，此模型中即為泥沙濃度；Dx、Dy為水平擴(kuò)散系數(shù)，分別對(duì)應(yīng)x方向及y方向；h表示水深；hp表示標(biāo)量濃度線性衰退速率，在該模型中即為泥沙沉降速度；Cs表示源頭標(biāo)量濃度；S表示源匯項(xiàng)；Kp為泥沙沉積速率；cf是阻力系數(shù)，是底部水流滑移速度；對(duì)于兩維計(jì)算而言，是關(guān)于水深的平均速度，阻力系數(shù)由曼寧系數(shù)M得到；ui、uj、xi、xj分別是水平方向上的速度和長(zhǎng)度；Sij為變形率；
步驟二，針對(duì)挖入式港池的回淤計(jì)算，進(jìn)行了洪水狀況下泥沙數(shù)值模擬；根據(jù)泥沙數(shù)值模型計(jì)算結(jié)果，通過箱線圖分析對(duì)各方案港池泥沙淤積總量及口門淤積量的處理與分析，選取最佳防淤減淤方案。
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