[发明专利]梯级通航枢纽物理模型数学模型一体化试验方法

权利要求书

1.梯级通航枢纽物理模型数学模型一体化试验方法，其特征在于：采取以下步骤： 

a.解决航道稳定性问题； 

b.解决枢纽安全布置问题； 

所述的解决航道稳定性问题方案为：（1）对整个研究河段进行一维水沙数学模型模拟；（2）模拟的结果为河段输沙稳定后的距离-河床高程曲线；（3）所述的距离-河床高程曲线，为航道的整治工程设计提供依据；（4）为枢纽物理模型提供地形条件；（5）为各枢纽二维通航水流模拟和局部二维水沙精细模拟提供数模边界条件； 

所述的解决枢纽安全布置问题方案为：将各梯级通航枢纽分为复杂枢纽（新建枢纽）和简单枢纽（已建枢纽）以及引航道布置三个部分；（1）对于复杂枢纽（新建枢纽）采用枢纽整体物理模型试验，在物理模型中对引航道的口门区流速进行精确模拟测量；（2）同时建立复杂枢纽（新建枢纽）的二维通航水流数值模型，由枢纽整体物理模型试验得到的结果，提供对枢纽二维通航水流数值模型的验证；（3）枢纽整体物理模型试验若进行动床试验，则其同时为局部二维水沙精细模拟提供验证。 

2.根据权利要求1所述的梯级通航枢纽物理模型数学模型一体化试验方法，其特征在于：所述的一维水沙数学模型模拟起点和终点确定方法为：当最上一级枢纽上游1km范围内存在弯道或岔道合并时，在弯道或岔道起始位置向上游延伸3km作为模拟起点；当最下一级枢纽下游1km存在弯道或岔道时，在弯道或岔道结束位置下游3km作为模拟终点；当上下游均不存在弯道时，以最上一级枢纽上游3km为起点，最下一级枢纽下游3km为终点。 

3.根据权利要求1所述的梯级通航枢纽物理模型数学模型一体化试验方法，其特征在于：所述的距离-河床高程曲线起点为计算起点下游2km，终点为计算终点上游2km。 

4.根据权利要求1所述的梯级通航枢纽物理模型数学模型一体化试验方法，其特征在于：所述的为各段航道的整治工程设计提供依据是指，将蓄水后最小通航流量工况水面线绘制在距离-河床高程曲线上，根据各位置水位与计算河床高程，计算通航水深，当通航水深不满足通航保证率要求时，对航道进行疏浚。 

5.根据权利要求1所述的梯级通航枢纽物理模型数学模型一体化试验方法，其特征在于：所述的为枢纽物理模型提供地形条件是指：将第一级枢纽上游航道高程取为距离-河床高程曲线疏浚后的最高值，将最末一级枢纽下游航道高程取为疏浚后距离-高程曲线的最低值，河道中其他位置高程根据1：2000最新实测水下地形图进行设计施工。 

6.根据权利要求1所述的梯级通航枢纽物理模型数学模型一体化试验方法，其特征在于：所述的为各枢纽二维通航水流模拟和局部二维水沙精细模拟提供数模边界条件是指，在枢纽二维通航水流模拟和二维水沙精细模拟中枢纽上下游边界选取必要条件为一维水沙数值模拟中河床稳定的断面。

7.根据权利要求1所述的梯级通航枢纽物理模型数学模型一体化试验方法，其特征在于：所述的对于复杂枢纽（新建枢纽）采用枢纽整体物理模型试验，并同时对引航道的口门区流速进行精确模拟测量是指，当使用多个光电流速仪进行引航道口门区流速测量时，断面间距设置为模型距离30～50cm，优选地为40cm，每个流速测量断面上测点间距为15cm， 流向测量使用16支棉纱棉线进行漂动测量，当使用单个ADV流速仪进行测量时，断面间距为20～50cm，优选地为30cm，每个流速测量断面上测点间距为15cm，x轴向指向引航道中心线切线向下游方向。 

8.根据权利要求7所述的梯级通航枢纽物理模型数学模型一体化试验方法，其特征在于：所述的16支棉纱棉线漂动测量是指将16支棉纱棉线系在流速仪固定杆底部，根据棉线的漂动方向测定流速方向。 

9.根据权利要求1所述的梯级通航枢纽物理模型数学模型一体化试验方法，其特征在于：所述的由枢纽整体物理模型试验得到的结果，提供对枢纽二维通航水流数值模拟的验证是指：在整体物理模型中选取口门区实测流速点至少3个工况，每个工况选择15个流速点，在二维通航水流数值模拟中选择相同的工况相同位置的流速点，将物理模型流速减去数学模型流速并将结果进行符号检验，当检验显示差别不显著时，数学模型所选参数为最终值，所述的数学模型所选参数是指糙率值。 

10.根据权利要求1所述的梯级通航枢纽物理模型数学模型一体化试验方法，其特征在于：所述的枢纽整体物理模型试验若进行动床试验，则其同时为局部二维水沙精细模拟提供验证是指：枢纽整体物理模型试验进行下游局部动床模型试验，选择下游抗冲流速作为泥沙模拟控制条件，经过校核工况试验后，下游获得的最大冲深与局部二维水沙精细模拟相同工况所获得的最大冲深相比较，当满足相对误差在10%时，认为局部二维水沙精细模拟所取参数正确，模拟结果正确。