一种抛石水下漂移稳定距离计算方法与流程

技术特征：
1.一种抛石水下漂移稳定距离计算方法，其特征在于，包括：将抛石的运动行为分为块石从入水至河床的未碰撞阶段以及抛石与河床发生碰撞后至稳定的阶段；其中，未碰撞阶段以质量-阻尼系统描述，碰撞阶段以质量-弹簧-阻尼系统描述；两个阶段块石水平移动距离计为水下漂移距离和着床后稳定移动距离，其加和即为水下漂移稳定距离；分析质量-阻尼系统及质量-弹簧-阻尼系统中粒子受力状态，通过单块石现场抛投试验获取不同水深、不同流速情形下不同粒径块石的水下漂移距离及稳定移动距离数据，以率定各系统粒子受力状态方程的参数，进而获取块石水平漂移距离及块石稳定移动距离的计算模型；根据块石水平漂移距离及块石稳定移动距离的计算模型，结合待施工现场的水流条件，获取抛石水下漂移稳定距离。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括，对于群体块石抛投场景，采用噪音碰撞理论描述群体块石碰撞过程，建立块石碰撞模型，并通过群体块石现场抛投试验率定块石碰撞模型参数，以获取因碰撞导致的块石偏移距离；根据块石水平漂移距离、稳定移动距离的计算模型和块石碰撞模型，结合待施工现场的水流条件，获取群体抛石水下漂移稳定距离。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于感潮河段，抛投试验在涨落潮时分别每隔半小时开展一次抛投试验。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，抛投试验在施工定位船舶上开展，定位船舶的中心线与水流方向平行。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过抛投试验获取块石的水下漂移距离及块石稳定移动距离数据的方式为：在块石上固定水压传感器和六轴传感器，用于测量块石的加速度值、角速度值及其收到的压力，抛投过程中采用流速仪连续进行流速、流向测量；结合块石加速度值、角速度值、水平流速、垂向流速及水深数据，获取块石的水平和垂向位移，从而获取块石的水下漂移距离以及稳定移动距离。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用噪音碰撞理论描述群体块石碰撞过程，建立块石碰撞模型的方式为：通过群体块石现场抛投试验，分析群体抛石碰撞的衰减形式，建立符合对应衰减形式的碰撞模型。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，群体抛石水下漂移稳定距离的确定方式为：根据块石碰撞模型确定各块石的偏移距离，取各块石的偏移距离中的最大值用于表征群体抛石的最大偏移距离；群体块石抛投场景下各抛投批次块石等粒径，则群体块石的基础漂移稳定距离与单块石漂移稳定距离相等；采用单块石漂移稳定距离
±
最大偏移距离表征群体块石的最终漂移稳定距离。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述块石水平漂移距离的计算模型如下：
式中：u为垂线流速分布，h为水深，ω1为块石落水后的稳定沉速，m为流速分布指数。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述块石稳定移动距离的计算模型如下：式中：ρ
s
为块石密度，ρ为水的密度，d为块石粒径，c＝ερd2，ε为阻尼系数，g为重力加速度，k为弹簧系数。10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述块石碰撞模型如下：|x
i
|
1 α
＝αc
α
d-0.2
d
i0.5
sin(πα/2)γ(α)/π式中：α为衰减速率，c为尺度系数，x
i
为因碰撞导致的块石i偏移距离，d
i
为块石i的漂移稳定距离，d为块石粒径。

技术总结
本发明公开一种抛石水下漂移稳定距离计算方法，利用质量-弹簧-阻尼系统描述抛石落距，将抛石的运动行为分为块石从入水至河床的未碰撞阶段以及抛石与河床发生碰撞后至稳定的阶段；分析系统中粒子受力状态，通过单块石现场抛投试验获取不同水深、不同流速情形下不同粒径块石的水下漂移距离及稳定移动距离数据，以率定各系统粒子受力状态方程的参数，进而获取块石水平漂移距离及块石稳定移动距离的计算模型；根据块石水平漂移距离及块石稳定移动距离的计算模型，结合待施工现场的水流条件，获取抛石水下漂移稳定距离。本发明提供的开始落距计算方法更加符合块石实际落水运动情况，所得结果也更为准确，可为工程提供进一步的科学指导。步的科学指导。步的科学指导。


技术研发人员：王茂枚 赵钢 朱昊 徐毅 陆美凝 张颖 周玲霞 朱大栋 朱慧 任杰 朱鹏宇 蔡军
受保护的技术使用者：江苏省水利科学研究院
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/7/21