[发明专利]河床冲淤调整过程中综合阻力变化合成计算方法

权利要求书

1.一种河床冲淤调整过程中综合阻力变化合成计算方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、河床综合阻力分割

河床综合阻力由沙粒阻力、沙波阻力、河势阻力、成型淤积体阻力4部分构成，其中沙粒阻力亦称肤面阻力，主要与河床阻力有关；沙波阻力、河势阻力、成型淤积体阻力均与河床形态有关、对应河床形态的不同尺度，统称为形状阻力；

河床综合阻力的划分采用沙粒阻力与形状阻力两者相加的方式进行，公式表达如式(1)：

n＝n_b+n_f (1)

式中，n为河床综合阻力，n_b为沙粒阻力，n_f为形状阻力；

步骤二、计算沙粒阻力n_b

通过计算床沙组成的质量分形维数D_m以及沙粒阻力计算的试验率定，得到冲淤调整后沙粒阻力n_b的计算公式；

步骤三、计算形状阻力

通过计算河床形态分形维数D以及形状阻力变化的试验率定，得到河床形状阻力n_f的计算公式；

步骤四、计算河床综合阻力变化

根据步骤三所得沙粒阻力n_b的计算公式以及河床形状阻力n_f的计算公式，考虑初始状态下的阻力构成n₀＝n_f-0+n_b-0，得到河床综合阻力。

2.如权利要求1所述的河床冲淤调整过程中综合阻力变化合成计算方法，其特征在于：所述步骤二具体步骤如下：

(1)计算床沙组成的质量分形维数

运用质量分形维数D_m这一无量纲描述床沙级配：

式中，D_m为床沙质量分形维数；为粒径小于的颗粒累积质量；M₀为各粒级颗粒的质量之和，为相邻两个粒级d_i与d_i+1之间的平均粒径，即为最大粒级的平均粒径；

(2)沙粒阻力计算的试验率定

通过平铺河床、非均匀沙概化水槽试验，得到沙粒阻力与床沙质量分形维数的关系为沙粒阻力n与质量分形维数D_m负相关，考虑弗汝德数F_r与中值粒径d₅₀的影响，构造公式

通过试验资料对公式(3)中的系数A进行率定，得

初始沙粒阻力n_b-0参考式(4)表达为：

(3)计算沙粒阻力

将式(4)除以式(5)，得沙粒阻力变化率为：

相应调整后的沙粒阻力为：

式中，n_b为冲淤调整后沙粒阻力，n_b-0为初始沙粒阻力；D_m为冲淤调整后床沙质量分形维数，D_m-0为初始床沙质量分形维数；d₅₀为冲淤调整后床沙中值粒径，d_50-0为初始床沙中值粒径。