CN109098143A - 一种增强涌潮的人工河道设计方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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;
涌潮欣赏区水深与涌潮入口断面水深比为:1/1.2到1/2.4之间;
涌潮欣赏区河宽与涌潮入口断面河宽比为:1/2到1/4之间。
对于入口断面,根据一维恒定流估算,则有
式中下标“in”表示涌潮入口断面,下标“end”表示河道末端的涌潮欣赏区,V 表示流速,A表示断面面积,h表示水深,B表示河宽。
设计时要求涌潮入口断面的涌潮高度为0.5m左右。
设则要求Ain=2.5Aend,考虑到势能的增加、流量沿程减少以及沿程损失,要求
Ain=(3~4)Aend(公式6)
3)河道沿潮流方向收缩率设计;
设河宽沿潮流方向变化为
Bx=Bineαx
式中Bx为x处河宽;α为河宽收缩率。则
设断面积潮流方向变化为
Ax=Aineβx
式中Ax为x处断面积;β为面积收缩率。则
本发明的有益效果是:
1、本发明提供了一种增强涌潮的人工河道设计方法;
2、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。
附图说明
图1是本发明河道涌潮入口断面和涌潮欣赏区断面水深比、河宽比及面积比关系示意图;其中下标in表示涌潮入口断面、end表示涌潮欣赏区断面;A为断面面积;B为河宽;h为水深;
图2是本发明沿程河宽和面积变化示意图;其中距离0m表示涌潮入口断面,距离200m表示涌潮欣赏区断面;Bin/Bend=2.5,Ain/Aend=4;
图3是本发明河道沿程水深变化示意图;其中距离0m表示涌潮入口断面,距离200m表示涌潮欣赏区断面;Bin/Bend=2.5,Ain/Aend=4;
图4是本发明河道体型设计结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例一
对于河长为200m的一段感潮河道:
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。
2)确定入口断面和涌潮欣赏区的几何特征关系;
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;
涌潮欣赏区水深与涌潮入口断面水深比为:1/1.2到1/2.4之间;
涌潮欣赏区河宽与涌潮入口断面河宽比为:1/2到1/4之间。
河长200m,涌潮入口处宽度为100m,即Bin=100m;
涌潮入口断面河宽为Bin;
Bx=Bineαx
设Bin=100m,则Bend=100e-0.0046*200=100*0.399=39.9≈40(m)
设
Ax=Aineβx
设Ain=300m2,则Aend=300e-0.0069*200=300*0.2516=75.47≈75(m2)
根据上述河宽、断面积收缩率公式,可得到沿程河宽和面积。
涌潮欣赏河段为直立式海堤,断面为矩形,即水深h=断面积A/河宽B。其设计的河宽、面积和水深见图2和图3;其中涌潮入口断面1面积为300m2,涌潮入口断面1水深为3.0m;河道左岸3和河道右岸4为直立海堤,其长度为200m,河道中任何断面的宽度为Bx=100e-0.0046x,其中x是从涌潮入口断面1到任何断面的距离,河道中任何断面的面积为Ax=300e-0.0069x。
得到的河道形状图如图4所示。
实施例二
根据图4的河道形状,制作了全钢板衬砌,具体而言钢板衬砌包括以下部分:
钢板支撑桩,用于打入河床底部将钢板固定;
钢板底部龙骨,用于维持钢板底部形状;
钢板底面,作为河床面;
钢板左岸边和钢板右岸边,作为两岸河床;
施工时按照方程Bx=100e-0.0046x,x每米为单位,宽度根据方程计算值Bx裁切钢板底面和钢板底部龙骨;
钢板左岸边和钢板右岸边最小高度按照下式计算
钢左岸边和钢板右岸边也是x以每米为单位,高度根据上式hx计算值,裁切钢板左岸边和钢板右岸边。
裁切后的形式为三块钢板,尺寸分别为:
钢板底面为等腰梯形:长边宽Bx=100e-0.0046x米,短边宽Bx+1= 100e-0.0046(x+1)米;
钢板左岸边和钢板右岸边均为直角梯形:长边高hx=3e-0.0023x米,短边高 hx+1=3e-0.0023(x+1)米;直角边长与钢板底面等腰梯形的腰长相等;
施工时首先将钢板底面与钢板龙骨焊接,将钢板支撑桩焊接在钢板龙骨上,然后将这1m长的等腰梯形钢板底面焊接在钢板龙骨上,最后将组合好的一节河道底面吊装在河道中;
然后将钢板左岸边和钢板右岸边的直角边与钢板底面的两腰焊,完成一节河道的制作安装;
然后将其他节一米一米地安装在原河道中。
对河道进行施工,得到了2.5m高,流速为4m/s的涌潮,取得了经济和景观效益。
Claims (1)
1.一种增强涌潮的人工河道设计方法,其特征在于: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;
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;
2)确定涌潮入口断面和涌潮欣赏区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;
涌潮欣赏区水深与涌潮入口断面水深比为:1/1.2到1/2.4之间;
涌潮欣赏区河宽与涌潮入口断面河宽比为:1/2到1/4之间;
3)河道沿潮流方向收缩率设计;
河宽沿潮流方向变化为
Bx=Bineαx
式中Bx为x处河宽;α为河宽收缩率,则
断面积沿潮流方向变化为
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式中Ax为x处断面积;β为面积收缩率;则
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110020477A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-07-16 | 浙江省水利河口研究院 | 圆柱型构筑物的涌潮作用力计算方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19925604C1 (de) * | 1999-06-04 | 2001-01-11 | Hermann Christiansen | Vorrichtung für fließende Gewässer |
US20060193696A1 (en) * | 2003-07-04 | 2006-08-31 | Po Tung Lim | Method for preventing and discharging flood |
US20130262063A1 (en) * | 2010-12-03 | 2013-10-03 | Total Sa | Method for simulating the geological formation of a river zone |
CN103981833A (zh) * | 2014-05-27 | 2014-08-13 | 浙江省水利河口研究院 | 高含沙量涌潮模拟试验方法 |
RU2552949C1 (ru) * | 2014-04-03 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" | Способ охраны береговых ландшафтов рек от подтоплений |
CN106951596A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-07-14 | 浙江省水利河口研究院 | 一种涌潮与海塘相互作用的sph数值模拟技术 |
CN107330228A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-11-07 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | 一种内河航道整治建筑物主尺寸确定方法 |
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19925604C1 (de) * | 1999-06-04 | 2001-01-11 | Hermann Christiansen | Vorrichtung für fließende Gewässer |
US20060193696A1 (en) * | 2003-07-04 | 2006-08-31 | Po Tung Lim | Method for preventing and discharging flood |
US20130262063A1 (en) * | 2010-12-03 | 2013-10-03 | Total Sa | Method for simulating the geological formation of a river zone |
RU2552949C1 (ru) * | 2014-04-03 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" | Способ охраны береговых ландшафтов рек от подтоплений |
CN103981833A (zh) * | 2014-05-27 | 2014-08-13 | 浙江省水利河口研究院 | 高含沙量涌潮模拟试验方法 |
CN106951596A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-07-14 | 浙江省水利河口研究院 | 一种涌潮与海塘相互作用的sph数值模拟技术 |
CN107330228A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-11-07 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | 一种内河航道整治建筑物主尺寸确定方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
曹颖等: "高阶涌潮方程的一种数值方法", 浙江水利科技, 28 October 2004 (2004-10-28), pages 5 - 7 * |
潘存鸿等: "钱塘江涌潮特性及其数值模拟", 水利水运工程学报, 15 June 2008 (2008-06-15), pages 1 - 9 * |
韩曾萃;曹颖;尤爱菊;: "强涌潮河口河相关系及其验证", 水利水运工程学报, no. 04, 15 December 2009 (2009-12-15), pages 83 - 90 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110020477A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-07-16 | 浙江省水利河口研究院 | 圆柱型构筑物的涌潮作用力计算方法 |
CN110020477B (zh) * | 2019-04-08 | 2023-01-24 | 浙江省水利河口研究院 | 圆柱型构筑物的涌潮作用力计算方法 |
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