[發明專利]一種新開挖梯形航道坡腳拋石粒徑的估算方法

在審

• 申請號: 202210047992.8
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114491747A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 汪彥;吳騰;馮興國;周春蕾;孫曉峰;胡君穎;秦杰;孫涵;孫陽;王瑞彩;徐厚杰;夏莉敏
• 申請（專利權）人: 杭州京杭運河二通道建設投資有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G01D21/02;E02B3/12;E02D15/10
• 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

本發明公開了一種新開挖梯形航道坡腳拋石粒徑的估算方法，包括以下步驟：收集新開挖梯形航道的斷面形態參數；根據斷面形態參數計算最低通航水位下航道斷面的起點距和高程；根據高程數據計算最低通航水位下航道斷面每個點的水深；根據最低通航水位下航道斷面每個點的水深數據計算最大通航流量和最低通航水位下的綜合流速系數；根據斷面形態參數計算最低通航水位下坡腳處的水深；根據最大通航流量和最低通航水位下的綜合流速系數和最低通航水位下坡腳處的水深計算新開挖梯形航道坡腳最小拋石粒徑。本發明簡單易行，操作性強，能夠快速估算新開挖梯形航道坡腳最小拋石粒徑。

技術領域

本發明屬于水利工程技術領域，具體涉及一種新開挖梯形航道坡腳拋石粒徑的估算方法。

背景技術

岸坡是航道的重要組成部分，岸坡的穩定與航槽的穩定密切相關。為了防止水流對岸坡的沖刷，通常需要在岸坡坡腳附近進行防護。拋石是一種較為生態的坡腳防護措施，在工程中應用較為普遍。拋石粒徑的選擇是拋石護坡成敗的關鍵，若拋石粒徑偏小，易被水流輸送到下游，失去對岸坡防護的作用。

現有的拋石粒徑的確定方法是根據河道中歷史的水文資料，確定拋石區域的最大流速，然后結合石塊的起動流速反算得到拋石的粒徑。這種方法有個前提條件，需要知道拋石區域的最大流速。通常，可以分析實測的流速資料或數值模擬計算來得到最大流速。實測資料分析需要較全的水文資料；數值模擬計算既需要實測的驗證資料，如：水位、流速分布、水下地形，也需要編制相關的計算程序。無論是哪種方法都是針對已經存在的航道。但在實際工程中，為了航道網的聯通，通常需要新開挖航道，此類航道屬于人工的限制新航道，尚未開通前，無歷史的水文資料，難以確定最大流速。尤其是岸坡附近的流速與斷面平均流速存在明顯差異，確定更為困難。事實上，拋石后，拋石體在坡腳處也會形成一定的角度，坡腳上的石塊起動和平面上的起動規律存在差異，雖然已有方法計算坡腳上的石塊起動，但考慮因素較多，導致在工程中應用存在較大的困難。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種新開挖梯形航道坡腳拋石粒徑的估算方法，簡單易行，操作性強，能夠快速估算新開挖梯形航道坡腳最小拋石粒徑。

本發明提供了如下的技術方案：

一種新開挖梯形航道坡腳拋石粒徑的估算方法，包括以下步驟：

收集新開挖梯形航道的斷面形態參數；

根據斷面形態參數計算最低通航水位下航道斷面的起點距和高程；

根據高程數據計算最低通航水位下航道斷面每個點的水深；

根據最低通航水位下航道斷面每個點的水深數據計算最大通航流量和最低通航水位下的綜合流速系數；

根據斷面形態參數計算最低通航水位下坡腳處的水深；

根據最大通航流量和最低通航水位下的綜合流速系數和最低通航水位下坡腳處的水深計算新開挖梯形航道坡腳最小拋石粒徑。

進一步的，收集的新開挖梯形航道的斷面形態參數包括：斷面底寬、河底高程、兩側邊坡的斜坡投影長與斜坡高度之比、航道最大通航流量和航道最低通航水位。

進一步的，以航道斷面左側的第一個點為原點，斷面上任意一點至原點的距離為起點距x_i，起點距x_i的計算公式為：

式中，i取1，2……n的自然數，n為航道斷面的總點數，B為斷面底寬，Z為航道最低通航水位，Z₀為河底高程，s為兩側邊坡的斜坡投影長與斜坡高度之比。

進一步的，當x_i(Z-Z₀)*s時，高程y_i的計算公式為：