河流交匯區(qū)域弓形堤線及其構(gòu)建方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的河流交匯區(qū)域弓形堤線的構(gòu)建方法先分別利用Fluent數(shù)值模擬軟件建立常規(guī)交匯河道模型及計(jì)算不同匯流比RQ下，其交匯區(qū)域的水流分離區(qū)的長(zhǎng)度L、寬度b與水深h，并進(jìn)行曲線擬合建立其與匯流比RQ之間的關(guān)系，和建立不同匯流比RQ下的試驗(yàn)弓形堤線交匯河道模型，并計(jì)算得到不同匯流比RQ對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)弓形堤線交匯區(qū)域水深h’，然后再建立水深降低率(h’-h)/h與匯流比RQ的關(guān)系，并根據(jù)該關(guān)系及L/Bm和b/Bm與RQ的關(guān)系選擇能使水深降低率達(dá)到實(shí)際工程要求并且施工工程量最小的匯流比計(jì)算出來的滿足橢圓方程的1/4橢圓弓形堤線。該弓形堤線可在主流與支流的交匯角為90°的河流交匯區(qū)域中應(yīng)用。
【專利說明】河流交匯區(qū)域弓形堤線及其構(gòu)建方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于河流交匯區(qū)域防洪堤及其構(gòu)建【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種河流交匯區(qū)域弓形堤線及其構(gòu)建方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)水資源豐富，河流眾多，形成了很多由主流和支流組成的龐大水系，使得河流交匯現(xiàn)象普遍存在。交匯水流由于其自身的特殊性和復(fù)雜性，如主支流交匯后會(huì)產(chǎn)生回水影響，水流相互會(huì)產(chǎn)生頂托效應(yīng)，交匯后還會(huì)產(chǎn)生分離區(qū)、二次流、水位壅高等，這些均會(huì)對(duì)河道交匯區(qū)域的河床演變、防洪和河道航運(yùn)等產(chǎn)生較大的影響。
[0003]如在河流交匯處，由于兩股水流的相互頂托作用，常在交匯的下游形成回流分離區(qū)，如圖1所示?；亓鞣蛛x區(qū)的水流流速很小，所產(chǎn)生的回流使水流結(jié)構(gòu)會(huì)變化，這些變化會(huì)影響河流物質(zhì)的輸移和河床演變，如污染物在分離區(qū)因擴(kuò)散速度降低會(huì)導(dǎo)致滯留，以致形成污染區(qū)(帶)。此外，交匯區(qū)水流碰撞后產(chǎn)生的紊動(dòng)混摻作用強(qiáng)烈，能量損失很大，主支河流原有的水沙平衡狀態(tài)被打破，會(huì)導(dǎo)致泥沙顆粒，尤其是粗顆粒卵石在分離區(qū)內(nèi)淤積，形成河口淺灘或江心灘(洲)，使得河道有效過水面積減小，不僅影響航運(yùn)和行洪能力，且河流交匯處水位抬升，對(duì)防洪堤線也要構(gòu)成威脅。因目前防洪堤線的設(shè)計(jì)只是根據(jù)河流已有水文資料推求的，一般未考慮分離區(qū)對(duì)水位的影響，這無疑會(huì)導(dǎo)致在設(shè)計(jì)洪水頻率下，交匯處的實(shí)際洪水位高于設(shè)計(jì)洪水位，洪水會(huì)漫過防洪堤岸，對(duì)人們的生命和財(cái)產(chǎn)造成損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，首先提供一種河流交匯區(qū)域弓形堤線的構(gòu)建方法。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供一種由上述方法構(gòu)建的河流交匯區(qū)域弓形堤線，該弓形堤線能縮小或消除由于河流交匯產(chǎn)生的分離區(qū)，從而使河流交匯區(qū)域水位降低，流速均勻化，進(jìn)而防止污染區(qū)或污染帶的形成及泥沙淤積，提高堤線的防洪能力。
[0006]本發(fā)明的再一目的是提供一種由上述方法構(gòu)建的河流交匯區(qū)域弓形堤線的應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明提供的河流交匯區(qū)域弓形堤線的構(gòu)建方法，其特征在于該方法的構(gòu)建步驟如下:
[0008](I)根據(jù)實(shí)際河流交匯區(qū)域的河道參數(shù)，利用Fluent數(shù)值模擬軟件建立常規(guī)交匯河道模型，該模型中河流交匯區(qū)域的堤線為常規(guī)堤線、主支流的交匯角為90° ;
[0009](2)在至少5個(gè)不同匯流比Rq條件下，利用Fluent數(shù)值模擬軟件計(jì)算常規(guī)河流交匯區(qū)域的水流分離區(qū)的長(zhǎng)度L、寬度b與交匯區(qū)域水深h，所述匯流比Rq = Qm/Qb，其中，Qffl及Qb分別為主、支流流量；
[0010](3)對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析(曲線擬合)，建立常規(guī)河流交匯區(qū)域的水流分離區(qū)尺寸與匯流比Rq之間的關(guān)系；
[0011]L/Bm = f (Rq) (I)[0012]b/Bm = f(RQ) (2)
[0013]其中，Bm為主流河寬；
[0014](4)將試驗(yàn)堤線設(shè)為弓形，該試驗(yàn)弓形堤線的形狀為1/4橢圓，滿足橢圓方程
【權(quán)利要求】
1.一種河流交匯區(qū)域弓形堤線的構(gòu)建方法，其特征在于該方法的構(gòu)建步驟如下: (1)根據(jù)實(shí)際河流交匯區(qū)域的河道參數(shù)，利用Fluent數(shù)值模擬軟件建立常規(guī)交匯河道模型，該模型中河流交匯區(qū)域的堤線為常規(guī)堤線、主支流的交匯角為90° ; (2)在至少5個(gè)不同匯流比Rq條件下，利用Fluent數(shù)值模擬軟件計(jì)算常規(guī)河流交匯區(qū)域的水流分離區(qū)的長(zhǎng)度L、寬度b與交匯區(qū)域水深h，所述匯流比Rq = Qm/Qb，其中，Qm及Qb分別為主、支流流量； (3)對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，建立常規(guī)河流交匯區(qū)域的水流分離區(qū)尺寸與匯流比Rq之間的關(guān)系；
L/Bm = f(RQ) (I)
b/Bm = f(RQ) (2) 其中，Bni為主流河寬； (4)將試驗(yàn)堤線設(shè)為弓形，該試驗(yàn)弓形堤線的形狀為1/4橢圓，滿足橢圓方程
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的河流交匯區(qū)域弓形堤線的構(gòu)建方法，其特征在于該方法中所述匯流比Rq為O < RqS I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的河流交匯區(qū)域弓形堤線的構(gòu)建方法，其特征在于該方法中所述河道參數(shù)為主流河道和支流河道的寬度。
4.一種由權(quán)利要求1所述方法構(gòu)建的河流交匯區(qū)域弓形堤線，其特征在于該弓形堤線的形狀為1/4橢圓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述河流交匯區(qū)域弓形堤線，其特征在于所述1/4橢圓滿足橢圓方 程
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述河流交匯區(qū)域弓形堤線在主流與支流的交匯角為90°的河流交匯區(qū)域中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】E02B3/04GK103966974SQ201410198213
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】王協(xié)康, 周蘇芬, 葉龍, 劉興年 申請(qǐng)人:四川大學(xué)