专利名称：河工动床实体模型耦合试验方法
技术领域：
本发明涉及一种在多沙河流河工动床模型试验中，根据整治工程布设下所形成的新的河床边界条件及试验水沙过程，通过经验估算或数值模拟的方法预估出河道演变新的动平衡状态，并利用人为的方式，事先在模型上塑造出相对平衡形态的河岸和河床，然后在人为塑造的这种具有平衡形态的模型上进行整治工程试验的河工动床实体模型耦合试验方法，可在较短的试验时段内观测出工程的极值控导参数或最大的控导效果。
背景技术：
由于黄河河床演变的复杂性及河势的易变性和多样性，使得河道整治工程设计方案往往难以完全仅靠理论或经验的方法加以确定，无论是局部整治工程或长河段河道整治工程的设计，多需要借助于河工动床模型试验的方法加以论证和比选，以了解设计方案中的整治工程对河势的控导作用及其对河床演变的影响，并以此为基础对设计方案进行调整或修正，最终确定出较优的设计方案。对于冲积性河道而言，在整治工程约束或干扰下，河床演变必然脱离原来经长期调整后的动平衡态，而将在新的边界条件下通过不断调整达到另一种新的动平衡态，而这一过程一般需要较长的时段。公知的多沙河流河工动床模型试验方法在通过河工动床模型试验研究河道整治工程的控导效果时，大多需要施放长系列水沙过程进行长时段的试验，经河床自行塑造出稳定形态后才能观测到整治工程的极值控导参数，包括送溜长度、送溜稳定性及送溜的集中程度或送溜长度、河宽、水深和主流弯曲半径的变化等。这样，试验周期往往很长，相应的试验成本也较高。显然，当试验水沙过程为一场洪水或一个汛期等时间系列较短时，河床调整往往并不能达到新的平衡，此情况下所观测到的工程控导效果也并非其真实的“极值”，而只是对河床调整过程中某一状态下的控导效应，因此需要对新的河道整治工程在长系列水沙过程作用下新的动平衡状态进行设计， 以求在设计水沙条件下，河道工程控导效果“极值”的真实性。
发明内容
为了克服现有多沙河流河工动床模型试验方法在整治工程布设后，河道需要较长试验周期才能演变至新的动平衡状态的不足，本发明提供一种在多沙河流河工动床模型试验中采用的河工动床实体模型耦合试验方法，该方法能够在较短的试验时段内观测出工程的极值控导参数，或最大的控导效果，从而有效缩短试验周期，降低成本。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 一种河工动床实体模型耦合试验方法，其特征在于
步骤1 首先进行模型试验的前期准备工作，包括收集整理有关试验资料，插补断面， 塑制地形，概化试验水沙过程；
步骤2 准备工作完成后，进行模型验证试验；
步骤3 验证满足要求后，按整治工程初步设计方案在模型上布设工程，此时的工程设计参数值完全取用设计方案所确定的数值；
5步骤4:在初步设计方案布设后的河道边界初始条件下，根据试验水沙条件，估算河床通过调整后，可能达到的动平衡边界形态，包括河宽、水深及河湾半径各项的参数； 步骤5 依据上述估算参数，通过人工塑造方法，模拟塑制出新的河道边界； 步骤6:在人为形成的河床边界即河床可能达到的新的动平衡状态下放水试验，观测各项控导效果参数，分析是否达到设计目的，否则调整方案，从第三步再进行试验；若已基本达到设计目的，则提出修正或调整的推荐方案，并再进行试验，与初步设计方案作进一步比较，至此试验结束。 步骤4中各项参数的估算方式为
设丁坝未建前，河道平均水面宽为凡、水深为K、断面面积为礼、水流挟沙力为&、流速为V0 ；丁坝建成后，即整治方案布设后，河道平均水面宽从水深为力、断面面积为ι水流挟沙力为&流速为V。假定丁坝建成前后，分析所采用的流量仏糙率《、河岸坡降《三个参数的值不变，那么，取用
水流连续方程Q=BhV (2) 河床变形方程
权利要求
1.一种河工动床实体模型耦合试验方法，其特征在于步骤1 首先进行模型试验的前期准备工作，包括收集整理有关试验资料，插补断面， 塑制地形，概化试验水沙过程；步骤2 准备工作完成后，进行模型验证试验；步骤3 验证满足要求后，按整治工程初步设计方案在模型上布设工程，此时的工程设计参数值完全取用设计方案所确定的数值；步骤4 在初步设计方案布设后的河道边界初始条件下，根据试验水沙条件，估算河床通过调整后，可能达到的动平衡边界形态，包括河宽、水深及河湾半径各项的参数； 步骤5 依据上述估算参数，通过人工塑造方法，模拟塑制出新的河道边界； 步骤6:在人为形成的河床边界即河床可能达到的新的动平衡状态下放水试验，观测各项控导效果参数，分析是否达到设计目的，否则调整方案，从第三步再进行试验；若已基本达到设计目的，则提出修正或调整的推荐方案，并再进行试验，与初步设计方案作进一步比较，至此试验结束。
2.根据权利要求1所述的河工动床实体模型耦合试验方法，其特征在于步骤4中各项参数的估算方式为设丁坝未建前，河道平均水面宽为凡、水深为么、断面面积为礼、水流挟沙力为&、流速为V0 ；丁坝建成后，即整治方案布设后，河道平均水面宽从水深为力、断面面积为I水流挟沙力为&流速为R假定丁坝建成前后，分析所采用的流量仏糙率《、河岸坡降《三个参数的值不变，那么，取用水流连续方程
全文摘要
本发明涉及一种河工动床实体模型耦合试验方法，首先进行模型试验的准备，然后进行模型验证试验；按整治工程初步设计方案在模型上布设工程，在布设后的河道边界初始条件下，估算河床通过调整后达到的动平衡边界形态，包括河宽、水深及河湾半径各项的参数；依据上述估算参数，通过人工塑造方法模拟塑制出新的河道边界；在人为形成的河床边界下放水试验，观测各项控导效果参数，分析是否达到设计目的，否则调整方案，若已基本达到设计目的，则提出修正或调整的推荐方案，并再进行试验，与初步设计方案比较，至此试验结束，具有可在较短的试验时段内观测出工程的极值控导参数或最大的控导效果，从而有效缩短试验周期，降低成本的优点。
文档编号E02B1/02GK102383394SQ20111022718
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者侯志军, 姚文艺, 王玲玲, 申震洲, 肖培青 申请人:黄河水利委员会黄河水利科学研究院