[发明专利]一种增强涌潮的人工河道设计方法

说明书

本发明一种增强涌潮的人工河道设计方法，属于治河工程领域。包括：确定涌潮特征量，确定涌潮入口断面和涌潮欣赏区断面的几何特征关系；确定河道沿潮流方向收缩率三个步骤。本发明提供了一种增强涌潮的人工河道设计方法；利用本发明的方法对感潮河段的河道体型进行设计，河道中的涌潮现象能够得到明显加强，该方法节省了设计成本，降低了施工难度。

技术领域

本发明涉及一种河道型式的设计方法，尤其是一种用于增强涌潮的人工河道设计方法，属于治河工程领域。

背景技术

涌潮是一定条件下存在于河口的特殊水动力现象，涌潮前后存在水位、流速 (流量)的突变。涌潮过后，水位急剧抬升，同时流速从落潮流转变为涨潮流，并在数分钟至数十分钟内流速达到极值。世界上大约有450个河口存在涌潮，但有欣赏价值的涌潮则只有10余条河口，其中钱塘江与巴西的亚马逊河涌潮最为壮观。

有涌潮的河口一般有两个条件，一是在平面上大多为喇叭形，使潮波能量集中，潮差增大；二是河口区要有适当的水深条件，既不能太深，也不能太浅。

至今看到的涌潮景观大多为天然形成，或者因其它目的建造的涉水工程被动的人为造成。随着社会经济的发展，人们对涌潮保护意识的加强，如何通过主动设计，局部调控涌潮景观，使得涌潮既不是太大，有利于防灾；也不能太小，欣赏价值不高。因此，保留现有合适的涌潮景观，调控太大或太小(甚至没有)的涌潮景观，对于涌潮保护和涌潮防灾均具有重要意义。

现有技术中对如何通过河道设计来人为制造涌潮没有有效的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：基于涌潮成因机理和影响因素，设计河道的宽度、水深，人为地产生强度适当的涌潮。

具体而言本发明一种增强涌潮的人工河道设计方法，包括如下步骤：

1)确定涌潮特征量，所述特征量包括：涌潮高度，潮前水深，涌潮流速；

根据长期的观测结果，对于有欣赏价值的涌潮高度大于2m，潮前水深不超过2m，涌潮流速3.5～4.5m；

涌潮高度与潮前水深的比值为0.96及以上。

涌潮流速的设计方法为：

对于旋滚涌潮

式中，下标1表示潮前，h为水深，C为涌潮传播速度，Fr为相对佛汝德数。

人工河道中潮前流速忽略，即v₁＝0，则

式中，下标2表示潮后，ΔH为涌潮高度。代入上式，则有

即

涌潮高度的设计方法为：

根据公式

式中h₁和h₂分别为涌潮前、后水深。

将Fr＝1.7代入上式，则有

设涌潮高度△H

ΔH＝h₂-h₁

即

2)确定涌潮入口断面，即河道与海边相接断面和涌潮欣赏区断面，即河道上游欣赏涌潮的断面的几何特征关系；

涌潮欣赏区断面面积与涌潮入口断面面积比为：1/3到1/4之间；