[发明专利]一种高滩深槽水库坝前恢复库容的挖槽设计方法

权利要求书

1.一种高滩深槽水库坝前恢复库容的挖槽设计方法，其特征在于：该高滩深槽水库坝前恢复库容的挖槽设计包括河道主槽，沿所述的河道主槽方向，在河道主槽外的高滩上平行设置挖槽，所述的挖槽平行于河道主槽的直线方向，在垂直于挖槽的方向平行设置用于向挖槽引水的引水槽，所述的引水槽将河道主槽和各个挖槽相连通；其设计方法，包括如下步骤：

步骤1，枯水期时，在河道主槽外，宽度为B_滩的高滩上，沿河道主槽方向开挖多条宽度为B_槽的挖槽，挖槽平行分布在整个高滩上；

步骤2，记每条挖槽长为L_i,i＝1，2，3，...，j，其中，i为挖槽的数目，j为正整数；测量坝前高滩淤积土体试样力学参数，测量得到高滩顶部高程Z和主槽中水位Z₀，位于水面线以上的干土层高度记为H_干，根据几何关系得到H_干＝Z-Z₀，位于水面线以下的湿土层高度记为H_湿，根据几何关系得到H_湿＝H₀-H_干；

步骤3，确定设计挖槽深度H₀；

步骤4，两条挖槽的间距B₁＝2B₀，B₀为挖槽进水后造成一侧土体坍塌的宽度；

步骤5，确定挖槽内的最优比降J₀；

步骤6，在垂直于挖槽的方向开挖k条用于向挖槽引水的引水槽，引水槽长L_引＝B_滩，引水槽宽B_引＝B_槽，引水槽深度与挖槽深度相同，均为H₀，相邻的引水槽之间的间距为B₂，引水槽内比降为J，开挖的引水槽和挖槽相互垂直，成规则网状；

步骤7，在汛前正常蓄水期，水位抬升，河道主槽内的水漫过引水槽底部，水由河道主槽进入引水槽，再由引水槽流入挖槽，挖槽两侧土体在垂向上根据土体性质划分为干土、湿土两部分；

步骤8，汛期将坝前水位迅速降至汛限水位，挖槽和引水槽内含沙水体在重力作用下产生流速，并将泥沙排出库区。

2.根据权利要求1所述的一种高滩深槽水库坝前恢复库容的挖槽设计方法，其特征在于：步骤1中，所述的挖槽宽度B_槽大于等于1m。

3.根据权利要求1所述的一种高滩深槽水库坝前恢复库容的挖槽设计方法，其特征在于：步骤3中，所述的确定设计挖槽深度H₀的计算式为：

式中，C′为大堤土体凝聚力；β为土体发生初次崩塌时滑裂面与水平面的夹角；γ为大堤土体的容重，单位为kN/m³；γ'为大堤土体的浮重度，单位为kN/m³；Φ′为土体内摩擦角；H_干为水面线以上的干土层高度，单位为m。

4.根据权利要求3所述的一种高滩深槽水库坝前恢复库容的挖槽设计方法，其特征在于：步骤4中，所述挖槽进水后造成一侧土体坍塌的宽度B₀计算式为：

式中，β为土体发生初次崩塌时滑裂面与水平面的夹角，H_湿为水面线以下的湿土层高度，单位为m。

5.根据权利要求4所述的一种高滩深槽水库坝前恢复库容的挖槽设计方法，其特征在于：步骤5中，所述的挖槽内开挖最优比降J₀的计算式为：

式中，n为糙率，R为挖槽内水力半径，单位为m，U_c为起动流速，单位为m/s，选用张瑞瑾粘性泥沙起动流速公式计算，具体公式如下：

式中，h＝H_湿，为挖槽内的水深，单位为m，ρ_s为挖槽内天然泥沙密度，单位为kg/m³，ρ为挖槽内水密度，单位为kg/m³，D为挖槽内泥沙粒径，单位为m。