[发明专利]下切性河段水位降幅的控制节点定位防护方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利水运工程技术领域，特别针对水库下游河床冲刷过程中的水位降落防控，提出了抑制水位降幅的关键节点河段的定位防护方法。

背景技术

水库下游普遍存在河床冲刷，河床冲刷下切造成中枯水位显著下降，导致航槽水深减小，两岸地下水位降低，不利于航运、沿岸取水和工农业生产。在下切区间内选取对水位具有控制作用的关键节点位置，并在这些位置实施守护工程措施，是减小水位降落危害的重要手段，而如何选择对水位控制作用较强的节点河段，从而提高工程效率、增加工程效果，是河道防护措施研究中的关键问题。天然河道形态极不规则，沿程宽窄相间、深泓凹凸起伏，而水库下游的河床冲刷存在深蚀、侧蚀两种方式，不同位置发生不同的变形方式，对水位具有不同的影响幅度，应对节点位置进行定位、节点类型进行划分，并针对性地采取不同措施。已有研究直接将河道深泓纵剖面起伏程度突变或枯期水面线比降突变位置作为节点河段位置，或者用枯期水面线的沿程落差来筛选节点河段位置，在工程实践中应用极为不便，而且容易漏选、错选较为重要的节点，从而不利于防护工程效果的实现，也会增大经济成本。

发明内容

本发明提供一种河床下切防护节点的定位方法，从而使水库下游下切性河道的水位得到更好的控制。

为实现上述目的，本发明提供一种下切性河段水位降幅的控制节点定位防护方法，包括以下步骤：

步骤1，侧蚀区间与深蚀区间的划分，包括将目标河段根据测点的位置划分为若干区间，依据时段始、末年份各自的水位流量关系趋势线，得出各区间上游点的时段内第二造床流量下的水位降幅DZ¹和最枯流量下的水位降幅DZ₂，求取各区间上游点的比值DT=DZ₁/DZ₂，在目标河段内对DT取平均值DTA，各区间上游点的DT值分别与DTA值相比较，

若DT>DTA，则该区间为侧蚀区间，侧蚀区间内节点为侧蚀节点；

若DT≤DTA，则该区间为深蚀区间，深蚀区间内节点为深蚀节点；

步骤2，将目标河段网格化，建立平面二维水流数学模型并进行参数率定及验证；所述将目标河段网格化，包括首先在垂直水流方向的断面划线构成网格横断面，设有m个网格横断面，然后在每个网格横断面上分n节，得到m×n个网格，构成n个网格序列，每个网格序列包括沿河岸方向的m个网格；

步骤3，将防护工程概化到平面二维水流数学模型，确定防护工程的布置区域及宽度，

所述将防护工程概化到平面二维水流数学模型，包括将地形高程按工程高度增加和将工程局部糙率按糙率系数C增大；

所述确定防护工程的布置区域及宽度，包括侧蚀节点防护工程布置于洲滩与支汊，宽度为布置区域湿周宽度；深蚀节点防护工程布置于主槽内，宽度为主槽内湿周宽度。

步骤4，设一个节点的长度包括N个网格横断面，对每个网格序列分别得出所有节点的相应工况如下，

第1种工况取网格序列中第1～N个网格，第1～N个网格构成的节点处于位置1，第2种工况取网格序列中第2～N+2个网格，第2～N+2个网格构成的节点处于位置2，…，第m-N+1种工况取网格序列中第m-N+1～m个网格，第m-N+1～m个网格构成的节点处于位置m-N+1；

按每个节点的类型为侧蚀节点或深蚀节点，对节点中的N个网格采用步骤3中相应的概化结果，得到每种工况相应的局部比降增幅和上游水位增幅；

步骤5，对每个网格序列分别分析如下，

根据步骤4所得每种工况的局部比降增幅和上游水位增幅，求得相应局部比降增幅平均值JA和上游水位增幅△ZA，得到局部比降增幅大于JA的位置集合S₁和上游水位增幅大于△ZA的位置集合S₂，取S₁与S₂的并集S₁∪S₂中的位置均为影响显著的节点，取S₁与S₂的交集S₁∩S₂中的位置为最关键的节点；

步骤6，选取最关键的节点或其他影响显著的节点，对于侧蚀节点，布置潜锁坝、护滩带于支汊或洲滩上，对于深蚀节点，布置护底带或潜锁坝于主槽内。

而且，糙率系数C根据下式确定，