[发明专利]一种挖入式港池防淤减淤的方法

权利要求书

1.一种挖入式港池防淤减淤的装置，其特征在于，在河道和港池交界处设有泵房，泵房中设置有至少一套水泵和引水涵管，在河道和港池内分别设置取水头、出水头；引水涵管两端分别连接取水头和出水头，并与水泵相连，由水泵带动水循环，完成港池上游顺水面抽水、港池内背水面喷水。

2.根据权利要求1所述的挖入式港池防淤减淤的装置，其特征在于：所述引水涵管由多根单根涵管连接而成。

3.根据权利要求1所述的挖入式港池防淤减淤的装置，其特征在于：所述水泵选用轴流泵。

4.根据权利要求1所述的挖入式港池防淤减淤的装置，其特征在于：所述引水涵管的转弯处设有圆柱形镇墩。

5.根据权利要求4所述的挖入式港池防淤减淤的装置，其特征在于：所述镇墩采用等级为C15的素混凝土浇筑支撑。

6.一种挖入式港池防淤减淤的方法，其特征在于，采用权利要求1所述的挖入式港池防淤减淤的装置，具体包括以下步骤：

步骤一，建立挖入式港池的平面二维水沙输运数学模型，采用无结构网格单元进行区域的划分，并采用Roe’s近似黎曼解算法对模型进行求解；时间积分方法采用二阶龙格库塔格式；

对于开边界，给定特定的流量或水位带入流体力学控制方程中进行计算；对于闭边界，沿模型计算区域的闭边界各变量的法向流速均被设置为零；为了描述单元的干湿属性，定义三个水深特征值h_dry、h_flood、h_wet，并根据特征水深定义淹没边界；所述的二维水沙输运数学模型的控制方程见式(1)～(4)：

连续性方程：

X和Y方向动量方程：

二维笛卡尔坐标系下的标量运输方程的一般形式如下：

其中河床剪切应力项可由二次摩擦定律得到，并采用曼宁系数计算糙率，公式如下：

T_ij项表示侧向压力，主要包括粘性摩擦力T_xx、紊流摩擦力T_xy和差动平流剪切力T_yy三部分；由于其和平均速度的梯度以及水平涡粘性系数A有关，采用估算的式子如下：

对于水平涡粘性系数的计算，通过引入和特征长度l有关的有效涡粘系数c_s，给出如下计算公式：

式中：τ为时间；x、y、z构成右手Cartesian坐标系；η为水位；d为静止水深；h＝d+η，h为总水深；和是水平方向的速度分量的垂直向积分均值；f＝2ΩsinΦ为科氏力系数，Ω是地球旋转的角频率，Φ是当地的纬度；g是当地重力加速度；ρ是水的密度；和为地球自转引起的加速度；τ_sx，τ_sy为风场摩擦力在x，y上的分量；τ_bx，τ_by为底床摩擦力在x，y上的分量；s_xx、s_xy、s_yx、s_yy为辐射应力张量的分量；p_a为当地大气压强；ρ₀是水的参照密度；S是源汇项；u_s,v_s是源汇项水流流速；为标量平均浓度，此模型中即为泥沙浓度；D_x、D_y为水平扩散系数，分别对应x方向及y方向；h表示水深；h_p表示标量浓度线性衰退速率，在该模型中即为泥沙沉降速度；C_s表示源头标量浓度；S表示源汇项；K_p为泥沙沉积速率；c_f是阻力系数，是底部水流滑移速度；对于两维计算而言，是关于水深的平均速度，阻力系数由曼宁系数M得到；u_i、u_j、x_i、x_j分别是水平方向上的速度和长度；S_ij为变形率；

步骤二，针对挖入式港池的回淤计算，进行了洪水状况下泥沙数值模拟；根据泥沙数值模型计算结果，通过箱线图分析对各方案港池泥沙淤积总量及口门淤积量的处理与分析，选取最佳防淤减淤方案。