[发明专利]一种内河航道最大稳定航深的计算方法

说明书

本发明提供一种内河航道最大稳定航深的计算方法，包括以下步骤：S1、选取研究河段的优良河段断面，量取不同特征流量下的各优良河段断面的过水面积S、河宽B、最大水深Hsubgt;m/subgt;；S2、根据过水面积S、河宽B确定不同特征流量下的河相系数α以及河相指数β，分别建立流量Q与河相关系参数α和β的函数；S3、根据最大水深Hsubgt;m/subgt;计算不同特征流量下的断面形状系数k，分别建立流量Q与断面形状系数k和河宽B的函数；S4、根据最大稳定航深计算公式计算最大稳定航深hsubgt;max/subgt;。该计算方法通过建立流量与河宽、形状系数的函数关系，无需重复量取不同流量下的断面形态数据，可大大简化航道最大稳定航深计算时的水深修正系数的计算过程。

技术领域

本发明涉及航道工程规划技术领域，具体涉及一种内河航道最大稳定航深的计算方法。

背景技术

目前内河航道最大稳定航深的计算通常采用“稳定航深估算法”，该估算法需要根据给定的流量和设计航宽量取各个断面的过水面积、河宽以及航道边缘水深，通过幂函数拟合的形式来待定求解河相关系参数，通过断面平均水深和航道边缘水深求得水深修正系数，最后求得最大稳定航深，该方法能较为准确地计算出航道整治后可能达到的最大稳定航深即最大稳定航道水深，但是当给定不同的流量和不同的设计航宽时无法快速计算出最大稳定航深，需要重新量取各个断面的参数，并且对于存在较多优良断面的河段，工作量更大。

授权公告号为CN111680342B的中国发明专利公开了一种基于河相关系的航道最大开发尺度计算方法，该方法基于洪、中、枯三级流量下测量所得研究河段的平均水深H与河宽B，建立流量Q与河相关系参数α、β的函数，建立的河道断面要素与航道尺度要素间关系，简化了较为繁琐的河水深修正系数η率定过程。该方法在计算不同流量和设计航宽时，河相关系系数α、β可根据函数直接求得，但是计算河水深修正系数η时仍然需要对每个断面进行量取，计算工作量较大。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种内河航道最大稳定航深的计算方法，该计算方法通过建立流量与河宽、形状系数的函数关系，无需重复量取不同流量下的断面形态数据，可大大简化航道最大稳定航深计算时的水深修正系数的计算过程，提高航道最大稳定航深计算效率，并实现连续不同流量不同设计航宽下的航道最大稳定航深计算。

本发明提供一种内河航道最大稳定航深的计算方法，包括以下步骤：

S1、选取研究河段的优良河段断面，量取不同特征流量下的各优良河段断面的过水面积S、河宽B、最大水深H_m；

S2、根据过水面积S、河宽B确定不同特征流量下的河相系数α以及河相指数β，分别建立流量Q与河相关系参数α和β的函数；

S3、根据最大水深H_m计算不同特征流量下的断面形状系数k，分别建立流量Q与断面形状系数k和河宽B的函数；

S4、根据最大稳定航深计算公式计算最大稳定航深h_max，其中n为河道的糙率、J为比降，H为平均水深，η为水深修正系数，b为设计航宽。

进一步地，所述步骤S3包括：分别将每个特征流量下所有优良河段断面的断面形状系数k进行累计平均获得累计平均断面形状系数分别将每个特征流量下所有优良河段断面的河宽B进行累计平均获得累计平均河宽建立流量Q与累计平均断面形状系数和累计平均河宽的函数。

进一步地，所述步骤S3中，建立流量Q与累计平均断面形状系数和累计平均河宽的函数包括：分别以累计平均河宽累计平均断面形状系数为纵坐标，以流量Q为横坐标，绘制坐标点绘制和曲线，并对两曲线进行拟合。

进一步地，所述步骤S3中，流量Q与累计平均断面形状系数存在幂函数关系，流量Q与累计平均河宽存在对数函数关系。