[发明专利]多沙交汇型河流汇口边滩整治线的构建方法

说明书

技术领域

本发明属于交汇型河流边滩整治领域，特别涉及一种以防洪为目的的多沙交汇型河流汇口边滩整治线的构建方法。

背景技术

在河流的干流与支流交汇处，由于河相关系的改变，干流与支流原有的水沙平衡状态被打破，两股水流相互顶托，常在干支流汇口的下游形成边滩。对于多沙交汇型河流而言，当支流出现强输沙现象时，会在短时间内导致干支流汇口下游处原有的边滩快速扩大形成规模更大的边滩。边滩的存在和扩大会严重压缩干流河道，束窄干流过流断面，造成干流的有效过流面积减小，行洪能力降低，甚至会引起干流的流路发生突变，这些都会导致原有提防的防洪能力降低，影响河道行洪安全。然而，由于水资源丰富、水运条件便利等因素，许多乡村、城市和港口等均坐落在干流与支流的交汇处，此外，一些交汇型河流还是航运要道，因此，多沙交汇型河流汇口边滩的整治关乎到人民的生命安全和财产安全。

目前尚无多沙交汇型河流汇口边滩的整治方法的报道，因此，若能开发出以防洪为目的的多沙交汇型河流汇口边滩整治线的构建方法，进而合理地对多沙交汇型河流汇口边滩进行整治，对于提高河道的行洪能力、保障行洪安全将产生积极的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多沙交汇型河流汇口边滩整治线的构建方法，以合理地指导多沙交汇型河流汇口边滩整治，从而缓解多沙交汇型河流汇口边滩对河道行洪安全产生的负面影响，提高河道的行洪安全性。

本发明提供的多沙交汇型河流汇口边滩整治线的构建方法，步骤如下：

(1)①以待进行边滩整治的多沙交汇型河流的实际河段为原型构建第一物理模型，向第一物理模型的干流和支流中引入不同流量的水流，当水位稳定后，测量并记录不同流量条件下干流测量断面的水位，将测得的干流测量断面的水位根据第一物理模型与原型的比尺换算为原型干流测量断面的水位；

②采用数值模型计算原型在不同干流和支流流量条件下干流的水位；所述数值模型的选取原则为：在相同原型干流和支流流量条件下，步骤②采用数值模型计算出的干流在所述测量断面处的水位与步骤①换算得到的原型干流测量断面的水位的差异不超过±0.1m；

步骤①中干流和支流的水流流量由原型的干流和支流流量根据第一物理模型与原型的比尺换算得到，步骤②中干流和支流的流量为原型的干流和支流流量；

(2)构建第二物理模型，第二物理模型是在第一物理模型汇口下游干流易淤沙成滩的部位铺设沙粒后形成的物理模型；向第二物理模型的干流和支流中引入水流，引入的水流应淹没铺设的沙粒，当冲刷形成的边滩的轮廓线稳定后，测量并记录冲刷形成的边滩的轮廓线位置以及所述边滩的典型断面的水深；

根据式(Ⅰ)计算第二物理模型中冲刷形成的边滩的各典型断面沙粒的临界起动流速，以第二物理模型冲刷形成的边滩的各典型断面沙粒的临界起动流速的平均值作为第二物理模型中冲刷形成的边滩中沙粒的临界起动流速，将第二物理模型中冲刷形成的边滩中沙粒的临界起动流速根据第二物理模型与原型的比尺换算为原型中边滩沙粒的临界起动流速；

式(Ⅰ)中，U_c为第二物理模型中冲刷形成的边滩的典型断面沙粒的临界起动流速，g为重力加速度，h为第二物理模型中冲刷形成的边滩的典型断面的水深，d为第二物理模型中铺设的沙粒的平均粒径；

向第二物理模型的干流和支流中引入的水流流量由洪水设计标准流量根据第二物理模型与原型的比尺换算得到，第二物理模型中铺设的沙粒的粒径由原型中沙粒的粒径根据第二物理模型与原型的比尺换算得到；

(3)采用步骤(1)所述数值模型计算原型在洪水设计标准流量条件下的流速分布，得到流速分布图，该流速分布图中流速与步骤(2)所得原型中边滩沙粒的临界起动流速相等的流速等值线即为原型边滩沙粒临界起动流速等值线，以边滩外轮廓线处的原型边滩沙粒临界起动流速等值线作为多沙交汇型河流汇口边滩整治线。

上述方法中，所述边滩外轮廓线处是指边滩靠近干流主河道处的轮廓线。