[发明专利]一种基于饱和输沙原理的沙质内河航道回淤量预报方法

权利要求书

1.一种基于饱和输沙原理的沙质内河航道回淤量预报方法，包括以下步骤：

步骤1，划分回淤计算单元：根据河道自然条件和工程方案将拟建航道划分为多个回淤计算单元；

步骤2，统计各回淤计算单元内的实测冲淤量：采用实测地形资料进行冲淤分析，并统计各回淤计算单元内的净冲刷量或淤积量；

步骤3，建立平面二维水流数学模型并验证，计算航道沿程各回淤计算单元水位、流速和流向：根据研究区域地形测量和水文测验资料，建立平面二维水流数学模型，并采用数值方法对其求解，利用实测水文资料对平面二维水流数学模型的参数进行率定和验证，验证结果达到内河航道与港口水流泥沙模拟技术规程规定的精度要求后，进行水流数值模拟；

步骤4，计算各回淤计算单元的净输沙量：依据实测资料确定航道沿程河床底质中值粒径，基于饱和输沙原理，将所述步骤3计算结果和河床底质中值粒径代入Engelund-Hanson推移质输沙率公式（4），计算各回淤计算单元边界的推移质输沙率，并统计各回淤计算单元在时间域内的净输沙量；

步骤5，率定推移质输沙率公式的计算参数：将所述步骤2统计的回淤计算单元内实测冲淤量和步骤4计算的净输沙量比对验证，并调整推移质输沙率公式（4）的计算参数，使实测值及其空间分布与计算值相吻合；

步骤6，预报拟建航道的回淤量：采用所述步骤3计算整治工程及疏浚工程后的各回淤计算单元的水位、流速和流向，利用所述步骤5确定的推移质输沙率公式（4）的计算参数，按所述步骤4预报拟建航道的回淤量；

在步骤3中，所述的平面二维水流数学模型的控制方程式分别是：

（1）

（2）

（3）

其中：，，， ，；a1，b1，c1，a2，b2，c2为坐标直角坐标系坐标x，y的函数；ξ、η为任意曲线坐标系坐标；为水位；u、v分别为沿η、ξ法线方向的流速分量；H为水深；C为谢才系数；f为科氏力系数；

步骤4中，所述的Engelund-Hanson推移质输沙率公式为：

（4）

其中： f_阻为阻力系数；k₁、k₂为无因次系数；Φ_b为无因次输沙强度，Φ_b的函数式为，其中g_b为单宽输沙率，γ_s为泥沙容重，γ_W为水的容重，d为泥沙中值粒径；θ为无因次水流强度，θ的函数式为，其中R为水力半径，i为比降。

2.根据权利要求1所述的一种基于饱和输沙原理的沙质内河航道回淤量预报方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程为：结合河道地形条件、沿程水动力条件、河床底质中值粒径、冲淤变化特点和工程方案将拟建航道划分为多个回淤计算单元。

3.根据权利要求1所述的一种基于饱和输沙原理的沙质内河航道回淤量预报方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：根据研究区域相邻两次地形测图对拟建航道区进行冲淤分析，统计每个回淤计算单元的净冲刷量或淤积量。

4.根据权利要求1所述的一种基于饱和输沙原理的沙质内河航道回淤量预报方法，其特征在于：所述步骤5中，对于初始计算时，Engelund-Hanson推移质输沙率公式（4）中系数k₁推荐值为0.1，k₂推荐值为2.5；输沙率公式计算参数率定时，优先调整k₁，当地形冲淤验证结果偏差大于±30%时，同时调整k₁、k₂，k₂变化范围在2.0～3.0之间。

5.根据权利要求1所述的一种基于饱和输沙原理的沙质内河航道回淤量预报方法，其特征在于：所述步骤6的具体过程为：利用所述步骤3建立的平面二维水流数学模型计算整治工程及疏浚工程后航道沿程各回淤计算单元的水位、流速和流向，利用所述步骤5确定的推移质输沙率公式（4）的计算参数，按所述步骤4预报拟建航道回淤量。