水動(dòng)力作用下不同區(qū)域河床演變的水位響應(yīng)評(píng)估方法
【專利摘要】水動(dòng)力作用下不同區(qū)域河床演變的水位響應(yīng)評(píng)估方法，收集待評(píng)估河道區(qū)域有水文記錄以來(lái)的徑流資料，確定造床流量，潮型選擇造床徑流發(fā)生日河口實(shí)測(cè)潮位過(guò)程；采集造床徑流發(fā)生日前后天然河床實(shí)測(cè)地形圖；采集天然河床地質(zhì)資料，確定各斷面沙層埋深，沙層寬度；通過(guò)土工試驗(yàn)確定推移質(zhì)與懸移質(zhì)的特征參數(shù)；依據(jù)上述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立水沙計(jì)算數(shù)學(xué)模型；通過(guò)水位驗(yàn)證、懸移質(zhì)含沙量驗(yàn)證、地形沖淤驗(yàn)證，律定天然河床糙率；造床徑流與潮流共同作用下天然河床演變性質(zhì)分析，即水動(dòng)力作用下河床演變性質(zhì)三類劃分；預(yù)報(bào)水動(dòng)力作用下的未來(lái)河道水位變化規(guī)律。
【專利說(shuō)明】【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本發(fā)明涉及水力學(xué)及河流動(dòng)力學(xué)技術(shù)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種水動(dòng)力作用下不 同區(qū)域河床演變的水位響應(yīng)評(píng)估方法。 水動(dòng)力作用下不同區(qū)域河床演變的水位響應(yīng)評(píng)估方法 【【背景技術(shù)】】
[0002] 天然河床在徑流與海潮等自然水動(dòng)力作用下，或由于挖沙、筑壩等人為干預(yù)發(fā)生 變形的自然現(xiàn)象，稱之為河床演變。河床演變的影響涉及面廣，"牽一發(fā)而動(dòng)全身"，因河床 演變，福建省閩江上的華東地區(qū)最大水電站水口水電站、晉江上的金雞大型水閘、九龍江上 的北引大型水閘和西溪大型水閘等重要水利設(shè)施的部分功能喪失、或遭受嚴(yán)重破壞，甚至 重建，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失；不僅如此，由于河床演變，閩江和九龍江上有數(shù)百年歷史的萬(wàn)壽 橋、洪山古橋、江東古橋和十五戶陂相繼被毀，河床演變還使水動(dòng)力條件發(fā)生變化，河口退 縮、濕地消失、咸潮上溯，福建省省會(huì)城市福州的一些水源地取水口因河床演變導(dǎo)致水流條 件改變，氯離子濃度一度超標(biāo)十倍，漳州市寶新引水工程和漳州市第二自來(lái)水廠因水動(dòng)力 條件變化而報(bào)廢，嚴(yán)重影響農(nóng)田灌溉和城市飲用水安全。
[0003] 在自然力的作用下，未來(lái)河床的演變方向，是掌握在徑流與海潮共同作用下未來(lái) 河流運(yùn)動(dòng)規(guī)律變化關(guān)鍵，直接關(guān)系到城市取水口、跨江橋梁、穿江地鐵，航運(yùn)及城市堤防等 涉河建筑物的安全，對(duì)河流兩岸經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004] 本發(fā)明提供了一種水動(dòng)力作用下不同區(qū)域河床演變的水位響應(yīng)評(píng)估方法，該方法 能夠揭示水動(dòng)力作用下天然河床的變形特性，確定在徑流與海潮共同作用下，天然河流各 過(guò)水?dāng)嗝嫖磥?lái)水位變化規(guī)律，為涉河建筑物的建設(shè)服務(wù)。
[0005] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 水動(dòng)力作用下不同區(qū)域河床演變的水位響應(yīng)評(píng)估方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟1 :收集待評(píng)估河道區(qū)域有水文記錄以來(lái)的徑流資料，確定造床流量，潮型選 擇造床徑流發(fā)生日河口實(shí)測(cè)潮位過(guò)程；
[0008] 步驟2 :采集造床徑流發(fā)生日前后天然河床實(shí)測(cè)地形圖；
[0009] 步驟3 :采集天然河床地質(zhì)資料，確定各斷面沙層埋深，沙層寬度；
[0010] 步驟4 :通過(guò)土工試驗(yàn)確定推移質(zhì)與懸移質(zhì)的特征參數(shù)；
[0011] 步驟5 :依據(jù)上述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立水沙計(jì)算數(shù)學(xué)模型；
[0012] 步驟6 :通過(guò)水位驗(yàn)證、懸移質(zhì)含沙量驗(yàn)證、地形沖淤驗(yàn)證，律定天然河床糙率；
[0013] 步驟7 :造床徑流與潮流共同作用下天然河床演變性質(zhì)分析，即水動(dòng)力作用下河 床演變性質(zhì)三類劃分：具體包括：
[0014] 設(shè)天然河道總長(zhǎng)度為L(zhǎng)t，提取河道計(jì)算斷面數(shù)為n，經(jīng)k次水動(dòng)力作用， 提取河道各計(jì)算斷面最大沖刷深度為Dimax，i = 1?η,河床總平均下切深度 河床總平均下切速度 河床總平均最大下切速度
【權(quán)利要求】
1.水動(dòng)力作用下不同區(qū)域河床演變的水位響應(yīng)評(píng)估方法，其特征在于：包括如下步 驟： 步驟1 :收集待評(píng)估河道區(qū)域有水文記錄以來(lái)的徑流資料，確定造床流量，潮型選擇造 床徑流發(fā)生日河口實(shí)測(cè)潮位過(guò)程； 步驟2 :采集造床徑流發(fā)生日前后天然河床實(shí)測(cè)地形圖； 步驟3 :采集天然河床地質(zhì)資料，確定各斷面沙層埋深，沙層寬度； 步驟4 :通過(guò)土工試驗(yàn)確定推移質(zhì)與懸移質(zhì)的特征參數(shù)； 步驟5 :依據(jù)上述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立水沙計(jì)算數(shù)學(xué)模型； 步驟6 :通過(guò)水位驗(yàn)證、懸移質(zhì)含沙量驗(yàn)證、地形沖淤驗(yàn)證，律定天然河床糙率； 步驟7 :造床徑流與潮流共同作用下天然河床演變性質(zhì)分析，即水動(dòng)力作用下河床演 變性質(zhì)三類劃分：具體包括： 設(shè)天然河道總長(zhǎng)度為L(zhǎng)t，提取河道計(jì)算斷面數(shù)為n，經(jīng)k次水動(dòng)力作用， 提取河道各計(jì)算斷面最大沖刷深度為Dimax，i = 1?η,河床總平均下切深度 Σ 、、 D 、、 -Μ- 河床總平均下切速度 -^河床總平均最大下切速度 Dav= n ，i=l ~ n， Vav= k , D 」^則： Vmax= k， 一類：不穩(wěn)定區(qū) 河長(zhǎng)為 Lus = (30% ±1% ) XLt ; 區(qū)域河床平均沖刷深度Dusav = (310% ±15% ) XDav ; 區(qū)域河床最大沖刷深度Dusmax = (1350% ±50% ) XDav ; D 區(qū)域河床平均下切速度 f Vusav= ^ ; D 區(qū)域河床最大下切速度 Vusmax= ^ ; 二類：過(guò)渡區(qū) 河長(zhǎng)為 Ltr = (15% ±1% ) XLt ; 區(qū)域河床平均沖刷深度Dtrav = (67% ±3% ) XDav ; 區(qū)域河床最大沖刷深度Dtrmax = (376% ±10% ) XDav ; A 區(qū)域河床平均下切速度 f Vtrav= ^ ; Dtr_ 區(qū)域河床最大下切速度 一~^ Vtrmax=允; 三類：穩(wěn)定區(qū) 河長(zhǎng)為 Ls = (55% ±1% ) XLt ; 區(qū)域河床平均沖刷深度Dsav = (17% ±1% ) XDav ; 區(qū)域河床最大沖刷深度Dsmax = (89% ±4% ) XDav ; D 區(qū)域河床平均下切速度 f Vs= k ； D 區(qū)域河床最大下切速度 Vsmax^ ^ ; 步驟8:預(yù)報(bào)水動(dòng)力作用下，未來(lái)河道水位變化規(guī)律：以一類區(qū)域Lus河長(zhǎng)下切 Dusmax，同時(shí)，保持二、三類區(qū)域?yàn)楝F(xiàn)狀地形，通過(guò)已建立的數(shù)學(xué)模型計(jì)算可以預(yù)測(cè)一類區(qū) 域發(fā)生河床最大沖刷深度時(shí)，天然河床各個(gè)斷面水位變化規(guī)律；以二類區(qū)域Ltr河長(zhǎng)下切 Dtrmax，同時(shí)，保持一、三類區(qū)域?yàn)楝F(xiàn)狀地形，通過(guò)已建立的數(shù)學(xué)模型計(jì)算可以預(yù)測(cè)二類區(qū) 域發(fā)生河床最大沖刷深度時(shí)，天然河床各個(gè)斷面水位變化規(guī)律；以三類區(qū)域Ls河長(zhǎng)下切 Dsmax，同時(shí)，保持一、二類區(qū)域?yàn)楝F(xiàn)狀地形，通過(guò)已建立的數(shù)學(xué)模型計(jì)算可以預(yù)測(cè)三類區(qū)域 發(fā)生河床最大沖刷深度時(shí)，天然河床各個(gè)斷面水位變化規(guī)律。
【文檔編號(hào)】E02B1/00GK104047256SQ201410207275
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】楊首龍, 林琳, 吳時(shí)強(qiáng), 何承農(nóng), 葉麗清, 黃梅瓊, 胡朝陽(yáng), 夏厚興, 薛瀧輝 申請(qǐng)人:福建省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院