[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

说明书

一种确定潮流界以下沙质河床河段整治水位的方法，1、研究径流流量和海域潮汐潮差分布，计算径流与潮汐组合出现的频率；2、建立适合域的潮流数学模型，计算各种径流和潮汐组合下研究对象断面潮位和流速；3、计算各种径流和潮汐组合下潮周期内逐时断面输沙能力；4、按级差统计不同潮位等级对应断面净输沙能力，将同一级潮位下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；5、绘制潮位与综合净输沙能力关系图，确定最优整治水位；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。本发明克服以往航道整治仅考虑径流或落潮流的不足，计算方法简洁，更能适应潮流界以下河段的航道整治要求。

技术领域

本发明涉及航道整治领域中一种确定整治水位的方法，特别是一种基于最大净输沙能力的潮流界以下确定沙质河床河段整治水位方法。

背景技术

为满足经济快速增长以及船舶大型化发展，航道主管部门需采取疏浚或整治的方法提升航道等级。航道整治通过修建整治建筑物缩窄河宽，以达到航道增深的目的。航道整治参数主要包括整治水位和整治线宽度等，涉及到整治工程的规模和经济效益，对整治工程效果十分重要，因而备受国内外学者关注。

现有技术中，径流河道的整治水位多采用造床流量法、平滩水位法、水位航深关系法等分析确定。潮汐河口航道的整治水位一般采用航道整治工程技术规范（JTJ 312-2003）中推荐的计算方法，取洪、枯季大、中、小潮最大落潮流速出现时的平均水位。潮流界以下河段与径流河段最大的区别在于受径流和潮汐双重动力作用，水流为双向流，依据径流河段整治工程实践所总结的整治水位计算方法未考虑涨潮流对整治效果的影响，在潮流界以下河段并不能完全适用，潮汐河口所采用的规范方法也存在类似问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种确定潮流界以下沙质河床河段整治水位的方法，能够克服以往航道整治水位计算仅考虑径流或落潮流的缺陷，能够适应潮流界以下河段水流运动特性及航道整治工程的要求。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案。

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）