河床固定分布结构、河床固定分析方法与流程

1.本发明涉及水利技术领域，具体地涉及一种河床固定分布结构、河床固定分析方法。


背景技术：

2.山区性河道比降大，流速比较大，河床中砂卵石会被这个水流冲刷带走，河床下切，淘刷岸坡基础，导致岸坡失稳坍塌。但在现有技术中，岸坡失稳后，按下切的河床重新修建岸坡，过一段时间的水流冲刷，河床又下切，岸坡又失稳，又重新修建岸坡，如此循环。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明的目的是提供一种河床固定分布结构、河床固定分析方法，其中，河床固定分布结构在河道比降大的河段增设河床固定装置，固定河床，确保岸坡稳定，保证河道行洪安全。
4.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种河床固定分布结构，包括至少两个间隔设置的河床固定装置，所述固床坎和消力池相抵地安装在河床上，所述消力池位于固床坎的下游。
5.通过上述技术方案的设置，能够固定河床，确保岸坡稳定，保证河道行洪安全，在固床坎下游设置消力池，能够消耗水流从固床坎落下的冲击力，起到缓冲的作用，进一步稳固固床坎一侧的河床。
6.本发明第二方面提供一种河床固定分析方法，包括：
7.s1获取数据：获取河道最大流速v、不冲流速v＇数据；
8.s2对比数据：对比所述河道最大流速v和所述不冲流速v＇；
9.s3判断需求：判断河道最大流速v和所述不冲流速v＇的大小判断是否构成固定河床需求；若河道最大流速v大于不冲流速v＇，则构成固定河床需求；
10.s4依据固定河床需求，分析河床固定装置设置间距：
11.s41获取河道比降i、不冲比降i＇数据；
12.s42通过公式分析河床固定装置间距；
13.其中，所述河床固定装置包括固床坎和消力池；所述h0为假设条件下单独设置固床坎时的特定高度数据；b为消力池的特定长度数据。
14.通过上述技术方案的设置，预先分析河道河床是否稳定，如果河道具有岸坡失稳坍塌的风险，难以安全应对洪水通过，则在河道上预先做好河床稳定措施，在河床上设定固定间距的河床固定装置，降低河道比降i至不冲比降i＇，以避免洪水导致的损害。通过该方法，能够精确计算河床固定装置的间距。
15.进一步地，通过获取多组不同水位对应的河道最大流速v以及对应的不冲流速v＇，取最大流速v与不冲流速v＇差值最大的一组中最大流速v与不冲流速v＇数据。
16.进一步地，获取不冲流速v＇数据包括：
17.通过由地质勘察河床颗粒分析试验获得的河床粒径数据查询水工设计数据获取特定水位的不冲流速v＇数据。
18.进一步地，获取河道最大流速v数据包括：
19.通过河道断面图获取特定水位的水力半径r数据；
20.通过河床床质查询表格初步确定，通过一次洪水河道水位、流速进行率定获取糙率n数据；
21.通过公式获取特定水位的河道最大流速v数据。
22.进一步地，所述不冲比降i＇通过公式获取。
23.进一步地，当固床坎与消力池同时设置时，固床坎高度h数据通过公式h＝l
×
(i-i＇) bi＇ c d获得；
24.其中，所述c为固床坎低于消力池上表面的特定长度数据，所述d为消力池周缘高度数据。
25.进一步地，所述h0值的范围为0.3m～0.5m或者0.5m～0.7m。
26.进一步地，所述b值的范围为7m～10m或者10m～12m。
27.进一步地，所述c值的范围为0.6m～0.8m或者0.8m～1m；所述d值的范围为0.2m～0.3m或者0.3m～0.4m。
28.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
29.图1为河床固定分布结构的结构示意图；
30.图2为不同河道断面的水力半径计算公式图。
31.附图标记说明
32.1固床坎；2消力池。
具体实施方式
33.以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
34.在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指在装配使用状态下的方位。“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。
35.本发明第一方面提供了一种河床固定分布结构，包括由通过所述的河床固定分析方法所确定的至少两个河床固定装置，所述固床坎1和消力池2相抵地安装在河床上，所述消力池2位于固床坎1的下游。当固床坎1和消力池2设置在河床上后，需要将河床挖孔至不冲比降i＇的高度。通过固床坎1和消力池2的相抵设置，能够防止水流冲击固床坎1底部，避免固床坎1底部泥土被冲刷，进而避免固床坎1基底失稳，增加固床坎1的稳定性。
36.如图1所示，标记1所指的是挖掘河床后而设置的固床坎，标记2所指的是挖掘河床后而设置的消力池，但仅示出上表面；标记i所在的斜线代表着原有的河床坡度，不冲比降
i＇所在的斜线代表不冲比降，同时也代表设置固床坎和消力池后的经过人工挖掘后河床坡度。
37.通过上述技术方案的设置，能够固定河床，确保岸坡稳定，保证河道行洪安全，在固床坎下游设置消力池，能够消耗水流从固床坎落下的冲击力，起到缓冲的作用，进一步稳固固床坎一侧的河床。
38.本发明第二方面提供一种河床固定分析方法，包括：
39.s1获取数据：获取河道最大流速v、不冲流速v＇数据；
40.s2对比数据：对比所述河道最大流速v和所述不冲流速v＇；
41.s3判断需求：判断河道最大流速v和所述不冲流速v＇的大小判断是否构成固定河床需求；若河道最大流速v大于不冲流速v＇，则构成固定河床需求；
42.s4依据固定河床需求，分析河床固定装置设置间距：
43.s41获取河道比降i、不冲比降i＇数据；
44.s42通过公式分析河床固定装置间距；
45.其中，所述河床固定装置包括固床坎1和消力池2；所述h0为假设条件下单独设置固床坎1时的特定高度数据；b为消力池2的特定长度数据，如图1所示。需要说明的是，所述h0是指，在实际中，为固定河床，仅设置固床坎1时固床坎1优选的高度。
46.通过上述技术方案的设置，预先分析河道河床是否稳定，如果河道具有岸坡失稳坍塌的风险，难以安全应对洪水通过，则在河道上预先做好河床稳定措施，在河床上设定固定间距的河床固定装置，降低河道比降i至不冲比降i＇，以避免洪水导致的损害。通过该方法，能够精确计算河床固定装置的间距。
47.为了获取更为精准的最大流速v和不冲流速v＇，从而更精准地设置固床坎1和消力池2，在优选的情况下，通过获取多组不同水位对应的河道最大流速v以及对应的不冲流速v＇，取最大流速v与不冲流速v＇差值最大的一组中最大流速v与不冲流速v＇数据。
48.其中，获取不冲流速v＇数据包括：通过由地质勘察河床颗粒分析试验获得的河床粒径数据查询水工设计数据获取特定水位的不冲流速v＇数据。所述水工设计数据如下表所示：
[0049][0050][0051]
其中，获取河道最大流速v数据包括：
[0052]
通过河道断面图获取特定水位的水力半径r数据；通过河床床质查询表格初步确定，通过一次洪水河道水位、流速进行率定获取糙率n数据；通过公式获取特定水位的河道最大流速v数据。所述水力半径r根据不同断面型式进行提取数据进行分析计算，不同断面型式在水工手册中可查，其中包括矩形断面、梯形断面、u型断面、圆形断面以及复式断面，其中，几种情况如图2所示；
[0053]
其中，所述河道比降i根据河道地形图获得；
[0054]
其中，所述不冲比降i＇通过公式获取，根据多组数据获取的最佳的不冲流速v＇，糙率n和水力半径r获得不冲比降i＇。
[0055]
在本方法中，需要在河床内同时设置多组固床坎1与消力池2，固床坎1与消力池2同时设置是更具有固定河床效果的措施，为了获得具有更好防洪效果的固床坎1，固床坎1高度h数据通过公式h＝l
×
(i-i＇) bi＇ c d获得；其中，所述c为固床坎1低于消力池2上表面的特定长度数据，d为消力池2周缘高度数据，如图1所示。
[0056]
优选地，所述h0值的范围为0.3m～0.5m或者0.5m～0.7m，更为优选地，所述h0值为
0.5m。
[0057]
优选地，所述b值的范围为7m～10m或者10m～12m，更为优选地，所述b值为10m。
[0058]
优选地，所述c值的范围为0.2m～0.3m或者0.3m～0.4m；所述d值的范围为0.6m～0.8m或者0.8m～1m，更为优选地，所述c值为0.3m，所述d值为0.8m。
[0059]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0060]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0061]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。