[發(fā)明專利]一種順岸式港池泥沙淤積計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810365089.X
• 申請(qǐng)日: 2018-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108536987A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左書華;楊華;謝華亮;崔成;黃玉新;劉濤;張書莊;孫治林;董慶;康鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 長(zhǎng)沙星耀專利事務(wù)所(普通合伙) 43205
• 代理人: 許伯嚴(yán)

1.一種順岸式港池泥沙淤積計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，建立順岸式港池內(nèi)水流連續(xù)方程和運(yùn)動(dòng)控制方程；

步驟二，建立順岸式港池淤積計(jì)算公式；

步驟三，建立一個(gè)30km×20km順岸式港池的潮流數(shù)值水槽；

步驟四，分析不同港池長(zhǎng)寬比對(duì)流場(chǎng)影響；

步驟五，建立順岸式港池長(zhǎng)度與寬度之比與水流歸槽指數(shù)n的變化關(guān)系；

步驟六，確定水流歸槽指數(shù)n；

步驟七，基于步驟二和步驟六計(jì)算順岸式港池泥沙淤積厚度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種順岸式港池泥沙淤積計(jì)算方法，其特征在于，所述的步驟一包括以下流程：(1)建立港池?cái)嗝鏉q落潮流量平衡方程；

在順岸式港池落潮過(guò)程中，一方面落潮棱體Q_L使港池水量增加，另一方面邊灘水流歸槽又增加了一部分流量Q_y，因此在順岸方向上斷面落潮流出的流量可用下式表示：Q_e＝Q_o+Q_L+Q_y；

漲潮過(guò)程中，潮流進(jìn)入港池后，一方面受漲潮影響，水位升高，漲潮棱體需吸收一部分潮量Q_z，另一方面邊灘水流歸槽增加一部分水體Q_y，因此在順岸方向上漲潮流出的流量可由下式表示：Q_e＝Q_o-Q_z+Q_y；

(2)建立時(shí)均潮流水體運(yùn)動(dòng)控制方程；

將不恒定平面二維水流連續(xù)方程，按照積分法對(duì)其進(jìn)行潮段平均，改進(jìn)為準(zhǔn)恒定運(yùn)動(dòng)二維水流運(yùn)動(dòng)方程，如下：

上式中：h_Δ—潮差，u、v—分別為x、y向分速；h—水深；

(3)建立考慮歸槽效應(yīng)時(shí)順岸式港池水體運(yùn)動(dòng)控制方程；

考慮水體歸槽效應(yīng)時(shí)，將港池長(zhǎng)l范圍內(nèi)的歸槽水體流速計(jì)入港池內(nèi)水流運(yùn)動(dòng)基本方程中，進(jìn)而港池內(nèi)流速u₂沿程變化可用下式表示：

上式中：u_i和u_e分別為港池首、尾兩端邊界處的流速。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種順岸式港池泥沙淤積計(jì)算方法，其特征在于，所述的步驟二包括以下流程：(1)引入平衡含沙量：

上式中：S_p為平衡含沙量；S_o為初始含沙量；h為水深；A、m—相關(guān)系數(shù)，由相關(guān)水槽實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)確定；

(2)在步驟一的基礎(chǔ)上，建立包含“水流歸槽指數(shù)n”的順岸式港池淤積計(jì)算公式，公式如下：

上式中：Δ_t為在淤積時(shí)間內(nèi)的淤積厚度；t為淤積時(shí)間；α為泥沙沉降率；ρ_c為淤積土干容重；ω_s為泥沙沉降速度；m為平衡含沙量指數(shù)；S_o為初始含沙量；h₀為初始水深；h₂為開(kāi)挖后水深；n為水流歸槽指數(shù)，與港池長(zhǎng)寬比有關(guān)，通過(guò)步驟三、步驟四、步驟五和步驟六確定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種順岸式港池泥沙淤積計(jì)算方法，其特征在于，所述的步驟三：首先建立一個(gè)30km×20km的潮流數(shù)值水槽，；水槽原始水深設(shè)置為10m，將潮流數(shù)值水槽的開(kāi)邊界和固邊界根據(jù)實(shí)際情況分別設(shè)置在不同位置，其中開(kāi)邊界分別設(shè)置在東、西兩個(gè)方向，固邊界分別設(shè)置在南、北兩個(gè)方向；順岸式港池設(shè)定在北固邊界的中間位置；設(shè)置兩種港池開(kāi)挖水深，分別挖深至14m和17m；港池開(kāi)挖橫向邊坡坡度為1:15，縱向邊坡坡度為1:30；為了考察港池不同開(kāi)挖長(zhǎng)寬比的影響，將港池寬度b為500m，港池長(zhǎng)度l分別設(shè)定為1000m、2000m、3000m、4000m、5000m，即5種長(zhǎng)寬比。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種順岸式港池泥沙淤積計(jì)算方法，其特征在于，所述的步驟四基于步驟三的結(jié)果分析不同港池開(kāi)挖情況和不同長(zhǎng)寬比方案前后的流速變化，給出了港池開(kāi)挖水深-17m，港池長(zhǎng)度4000m，寬度為500m為例的流速變化情況。