| 专利名称： |
治理山区河流冲刷性河段河床下切的漂石阶梯结构布置方法 |
| 摘要： |
本发明提供了一种治理山区河流冲刷性河段河床下切的漂石阶梯结构布置方法，步骤如下：(1)目标河段为原型构建第一物理模型；(2)确定漂石选择范围；(3)铺设漂石构建第二物理模型，确定基础漂石控制区；(4)向第一和第二物理模型中引入水流进行冲刷至床面稳定后，选择纵剖面，绘制床面稳定后各纵剖面的形态图；(6)计算各基础漂石控制区中各纵剖面的平均河床抗冲效率λp；(7)调整各基础漂石控制区的漂石铺设位置或/和漂石尺寸，使各基础漂石控制区中的λp＜λmax，λmax＝0.3～1，以此时的第二物理模型为基础，计算拟在目标河段铺设的漂石的尺寸，选择漂石并按与作为基础的第二物理模型相同的铺设方式铺设于目标河段中。 |
| 专利类型： |
发明专利 |
| 国家地区组织代码： |
四川;51 |
| 申请人： |
四川大学 |
| 发明人： |
王协康;汪娅琼;陈选坤;舒永红 |
| 专利状态： |
有效 |
| 发布日期： |
2019-01-01T00:00:00+0800 |
| 申请号： |
CN201810200836.4 |
| 公开号： |
CN108532537A |
| 代理机构： |
成都科海专利事务有限责任公司 51202 |
| 代理人： |
郭萍 |
| 分类号： |
E02B3/02(2006.01)I;E02B1/02(2006.01)I;E;E02;E02B;E02B3;E02B1;E02B3/02;E02B1/02 |
| 申请人地址： |
610065 四川省成都市武侯区一环路南一段24号 |
| 主权项： |
1.一种治理山区河流冲刷性河段河床下切的漂石阶梯结构布置方法，其特征在于步骤如下：(1)以待进行河床下切治理的山区河流冲刷性河段为目标河段，勘测目标河段的河道泥沙级配情况，以目标河段为原型构建第一物理模型；第一物理模型中铺设的床沙的粒径由目标河段的河道泥沙级配情况根据第一物理模型与原型的比尺换算得到；(2)将漂石类比为形状与漂石最接近的椭球，将漂石形状用方程![]() 表示,其中,a为长半轴,b为中半轴,c为短半轴，a＞b＞c＞0，选择θ为10～25的漂石头作为基础漂石，选择5≤θ＜10的漂石作为补充漂石，θ的计算方式如式(Ⅰ)所示，![]() 式(Ⅰ)中，d50为第一物理模型中床沙质量分数为50％对应的床沙的粒径，Di＝a+b；(3)将基础漂石和补充漂石铺设于第一物理模型中得到第二物理模型，铺设方式如下：将至少3个基础漂石铺设于第一物理模型中，各基础漂石的顶部高程一致且各基础漂石的中心位于第一物理模型的同一横截面上，各基础漂石的长轴方向与前述横截面平行、短轴方向垂直于水流方向，相邻基础漂石之间的间隙以及基础漂石与河岸之间的间隙均不超过基础漂石的尺寸，在相邻基础漂石之间的间隙以及基础漂石与河岸之间的间隙中铺设补充漂石填补间隙，基础漂石和补充漂石均铺设于床面之下，第二物理模型的河床坡降与第一物理模型相同；在各相邻基础漂石之间的间隙中选择一个纵剖面，将相邻纵剖面之间的区域，以及与河岸相邻的纵剖面与河岸之间的区域划定为基础漂石控制区；(4)向第二物理模型中引入水流进行冲刷，冲刷至第二物理模型的床面稳定后，停止通入水流，在第二物理模型的各基础漂石控制区中分别选取至少1个纵剖面，在第二物理模型中选取至少5个与纵剖面相交的横截面，测量第二物理模型中各纵剖面与横截面相交处的床面高程，根据测量的床面高程数据绘制以平水期和丰水期流量进行冲刷时第二物理模型被冲刷至床面稳定后各纵剖面的形态图；向第二物理模型中引入的水流流量是由目标河段在平水期和丰水期的流量根据第二物理模型与原型的比尺换算得到；(5)在第一物理模型中选择位置与第二物理模型相同的纵剖面与横截面，按照与步骤(4)中相同的流量向第一物理模型中引入水流进行冲刷，冲刷至第一物理模型的床面稳定后，停止通入水流，测量第一物理模型中各纵剖面与横截面相交处的床面高程，根据测量的床面高程数据绘制以平水期和丰水期流量进行冲刷时第一物理模型被冲刷至床面稳定后各纵剖面的形态图；(6)根据以平水期和丰水期流量进行冲刷时，第二物理模型和第一物理模型被冲刷至床面稳定后各纵剖面的形态图，由式(Ⅱ)和式(Ⅲ)计算各纵剖面的平水期河床抗冲效率、各纵剖面的丰水期河床抗冲效率，![]() ![]() 式(Ⅱ)～(Ⅲ)中，λn和λa依次为某一纵剖面的平水期和丰水期河床抗冲效率，ΔSn'和ΔSa'依次为平水期和丰水期时第二物理模型中某一纵剖面上的河床下切面积，ΔSn和ΔSa依次为平水期和丰水期时第一物理模型中位置与第二物理模型相同的某一纵剖面上的河床下切面积；根据式(Ⅳ)计算各基础漂石控制区中各纵剖面的平均河床抗冲效率，![]() 式(Ⅳ)中，λp为某一基础漂石控制区中各纵剖面的平均河床抗冲效率，Pn和Pa依次为平水期和丰水期的概率，![]() 为某一基础漂石控制区在平水期时各纵剖面的平均河床抗冲刷效率，![]() 为某一基础漂石控制区在丰水期时各纵剖面的平均河床抗冲刷效率；(7)若各基础漂石控制区中各纵剖面的平均河床抗冲效率均＜λmax，则根据第二物理模型与原型的比尺换算得到拟在目标河段铺设的基础漂石和补充漂石的尺寸，按换算得到的尺寸选择基础漂石和补充漂石并按照与步骤(3)中构建第二物理模型相同的铺设方式铺设于目标河段中；若某基础漂石控制区中各纵剖面的平均河床抗冲效率≥λmax，则调整第二物理模型中该基础漂石控制区对应的基础漂石的铺设位置或/和基础漂石尺寸，并采用补充漂石填补相邻基础漂石之间或/和基础漂石与河岸之间的间隙，按照步骤(3)中的方法重新构建第二物理模型，然后重复步骤(4)～(6)的操作，直到所有基础漂石控制区中各纵剖面的平均河床抗冲效率均＜λmax，以所有基础漂石控制区中各纵剖面的平均河床抗冲效率均＜λmax对应的第二物理模型为基础，根据该第二物理模型与原型的比尺换算得到拟在目标河段铺设的基础漂石和补充漂石的尺寸，按换算得到的尺寸选择基础漂石和补充漂石并按照与所有基础漂石控制区中各纵剖面的平均河床抗冲效率均＜λmax对应的第二物理模型相同的铺设方式铺设于目标河段中；该步骤中，λmax为0.3～1之间的任意数值。 |
| 所属类别： |
发明专利 |
