一种基于比降原理的山区河流卵石滩群联动整治方法

摘要

本发明公开了一种基于比降原理的山区河流卵石滩群联动整治方法，其发明点在于设置了整治滩险航道水流需满足的两个控制条件，即单宽流量控制条件和比降控制条件，并根据该控制条件通过水利模拟试验获取潜坝规格数据来进行施工治理。所述控制条件中，充分考虑了河床的联动情况和比降原理，大幅减少了模型试验组数及提高了整治滩险成功的概率，并使得最终获取的潜坝数据实施后能够更好地提高航道尺度，改善水流流态，防止航槽内泥沙淤积；同时，本发明的潜坝，具有结构简单，实施方便快捷，实施成本低廉，强度和抗冲击性好，使用寿命长的优点，非常适合山区河流使用。

主权项

一种基于比降原理的山区河流卵石滩群联动整治方法，包括以下步骤：(1)先根据河床组成判断，如果河床以及滩段组成颗粒的中值粒径大于16mm，同时，上下游两滩之间深槽长度小于下游滩险整治线宽度的3倍，则判断河床属于卵石型河床，上下游滩段相互联动属于卵石型滩群，可以适用以下方法；(2)确定需要整治的滩群后，先按照航道走势、规划线形并依据河流的水文特征、河床物质组成、冲淤演变特征确定航道整治水位及航道整治线宽度；根据航道整治水位及航道整治线宽度开挖航槽；其特征在于，还包括以下步骤，(3)整治滩险单宽流量调控：卵石滩群航槽开挖后，河床会自动调整，形成新的稳定航槽，稳定航槽的床沙处于临界起动，即应满足：$q=kH\sqrt{\frac{{\gamma }_s-\gamma }{\gamma }gd}{\left(\frac{H}{d}\right)}^{1/6}$式中：q为单宽流量，单位为m²/s；H为整治水位时水深，为航道设计水深+整治水位高度，单位为m；g为重力加速度，取9.8m/s²；d为河床床砂中值粒径，单位为m；γ_s为床沙重度，取2.65；γ为水重度，取1.0；(4)整治滩险比降控制：纵向调控关键在于滩群河段比降协同调整，可以通过布置整治建筑物，合理分配滩群河段的比降实现滩群河段纵向调控，即滩群整治后水面比降应满足以下两式$J\le \frac{0.8}{155+\frac{C^{2}H}{2g}}$$J\le \frac{\eta \sqrt{{\mathrm{gd}}^3}}{q}$式中：J为滩段整治后比降；C为谢才系数，H为整治水位时水深，单位为m；g为重力加速度，取9.8m/s²；d为河床床砂中值粒径，单位为m；η为平整床面与沙垄临界参数，取0.3；q为单宽流量，m²/s；(5)根据待整治滩险的水文、地形等实测资料，采用物理模型或数值模拟的方法进行研究试验，试验时在上下游滩险之间的河床上设置模拟潜坝和其他整治建筑物，试验过程中，根据步骤(3)和步骤(4)中的控制条件，对潜坝进行调节试验，根据试验确定出潜坝规格，使其试验过程中的滩险单宽流量和滩险比降能够满足步骤(3)和步骤(4)的公式要求；(6)根据步骤(5)获取的潜坝数据，设置实体潜坝。