[发明专利]一种确定潮流界以下沙质河床河段整治水位的方法

权利要求书

1.一种确定潮流界以下沙质河床河段整治水位的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、计算径流与潮汐组合出现的频率：根据实测水文资料，对上游流量和下游潮差分别进行频率统计分析，确定各种径流和潮汐组合出现的频率P_k；

步骤2、计算各种径流和潮汐组合下研究对象断面潮位和流速：根据自然条件和工程方案，在研究区域选择若干断面；建立平面二维潮流数学模型并进行率定和验证，计算各种径流和潮汐组合下研究对象断面潮位和流速；

步骤3、以流速U的四次方表示水流的输沙能力，计算各种径流和潮汐组合下的潮周期内逐时的断面输沙能力U⁴，涨潮时输沙方向取负号；

步骤4、统计各潮位等级对应的综合净输沙能力：将潮位划分为若干等级，统计各种径流和潮汐组合下的不同潮位等级对应的净输沙能力；将同一级潮位下的净输沙能力按径流和潮汐组合频率加权求和，得到综合净输沙能力；

步骤5、绘制潮位与综合净输沙能力关系图，确定最优整治水位：按照所述步骤4得到的潮位与对应的综合净输沙能力，取综合净输沙能力最大值对应的潮位为最优整治水位；

步骤6、绘制潮位与累积综合净输沙能力关系图，确定最高整治水位：按照所述步骤4得到的潮位与对应的综合净输沙能力，将潮位由低至高排列，统计小于等于某一潮位的累积综合净输沙能力，取累积综合净输沙能力最大对应的潮位为最高整治水位；

在步骤2中，所述平面二维潮流数学模型的控制方程式分别是：

（1）

（2）

（3）

其中：t为时间；x，y为右手笛卡尔坐标；ζ为计算基面之上的潮位；H为总水深，H=h+ζ，h为静水深；,分别为x，y方向的流速；ρ₀为水的密度；、为风应力；、为底坡摩阻项；f为科氏力参数；T_xx，T_xy，T_yx，T_yy为水平粘性应力项；利用潮流数学模型计算各种径流和潮汐组合下沿程断面的潮位和流速。

2.根据权利要求1所述的一种确定潮流界以下沙质河床河段整治水位的方法，其特征在于所述步骤1的具体过程为：为保证上游径流与下游潮汐为独立事件，上游连续流量资料应不受潮汐影响，下游连续潮位资料应不受径流影响，将流量分为若干等级，按每级流量出现频数计算流量频率P_f，将潮差分为若干等级，计算每级潮差频率P_t，计算径流和潮汐组合出现的频率P_k=P_f·P_t。

3.根据权利要求1所述的一种确定潮流界以下沙质河床河段整治水位的方法，其特征在于所述步骤4的具体过程为：根据各种径流和潮汐组合下研究区域潮位的变化幅度，将潮位划分为若干等级，潮位等级的间隔以0.1～0.2m为宜，利用所述步骤3，以一个潮周期为统计时段，计算每个潮位等级对应的净输沙能力：

（4）

其中：为对应于潮位等级Z_i时的净输沙能力；U_k⁴（k=1,2,…,j）为与潮位等级Z_i同时段的逐时输沙能力；

对于m个径流和潮汐组合，每个潮位等级Z_i均能得到一个净输沙能力系列，，…，；

对每个潮位等级Z_i，按径流和潮汐组合出现频率对净输沙能力系列加权求和，得到对应的综合净输沙能力：

（5）。

4.根据权利要求1所述的一种确定潮流界以下沙质河床河段整治水位的方法，其特征在于所述步骤6的具体过程为：依据所述步骤4，统计小于等于某一潮位等级Z_i的累积综合净输沙能力：

（6）

点绘～曲线，取累积综合净输沙能力最大值对应的潮位为最高整治水位。