[发明专利]一种测定河道草皮护坡抗冲性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于生态护岸领域，具体的说是一种测定河道草皮护坡抗冲性能的方法。

背景技术

在岸坡防护工程中，草皮广泛地用于正常水位以上区域的岸坡保护。植草的主要作用是阻扰水流保护岸坡，以草根加固和约制土体。用土工织物或混凝土块加固，可以提高天然草皮的抗冲性能，称之为加筋草皮。采用土工合成材料中的三维植被网垫加固边坡和堤坝是近年来出现的一种岸坡防护新技术，具有固土性能优良、网络加筋作用突出、消能作用明显及保温功能良好的特点，可以应用于路堤边坡防护、河渠护岸工程以及海堤防护工程。国外自上世纪90年代末开始将三维植被网加筋草皮技术应用于河道迎水面护坡，目前在国内其应用需求也呈不断增长趋势。在一定强度的河道径流冲刷作用下，草皮护坡可能发生冲蚀破坏，而目前有关草皮护坡的破坏方式、抗冲性能、极限水流条件等方面的研究工作尚待深入。

在水利工程中常常通过试验手段解决工程实际问题，其中模型试验因其具有试验条件可控制性强、试验费用低廉等优点而成为主要的研究手段。在有关植被和流体运动的水力模型试验中，通常将原体水流按照一定的相似准则缩放为模型水流，同时植被原体也使用聚乙烯、聚丙烯丝等人工材料植被模型替代，则植被与水流相互作用下模型试验中涉及的相似律问题极其复杂，由此得到的模型试验成果在向原体水流推广时，其工程价值和学术价值也往往带有较大的局限性。

发明内容

本发明的目的就是针对现有的河道草皮护坡抗冲性能测定方法存在的不足，提出一种可以成功模拟河道径流对草皮护坡进行冲刷，测定结果可以较好的得到推广的测定河道草皮护坡抗冲性能的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种测定河道草皮护坡抗冲性能的方法，利用草皮护坡抗冲性能的测定装置进行测定，包括步骤：植被模型制备、测定装置安装及调试、植被模型冲刷，在植被模型冲刷步骤中，对植被模型进行冲刷时采用的冲刷水流为有压大流速水流，保持有压大流速水流稳定，对植被模型进行冲刷，在植被模型冲刷步骤中得出草皮护坡破坏时的切应力值，并用摩阻流速U_＊

U*=τ0ρ]]>

来描述实际河道中草皮护坡破坏时的水流条件，从而实现由植被模型测定成果向实际河道水流的推广，式中：τ₀——床面切应力，ρ——水的密度。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

前述的测定河道草皮护坡抗冲性能的方法，其中所述植被模型为人工培育的天然草本植被模型或加筋草本植被模型.

前述的测定河道草皮护坡抗冲性能的方法，其中所述有压大流速水流的流速大于每秒1.0米小于或等于每秒10米。

前述的测定河道草皮护坡抗冲性能的方法，其中有压大流速水流与作用于护坡上的原体水流具有近似相同的流速大小和方向。

前述的测定河道草皮护坡抗冲性能的方法，在植被模型制备步骤中，选用的植被为8组天然草皮与8组三维植被网加筋草皮，植被种植土壤为水稻土；植被模型冲刷步骤中，有压大流速水流的设计流速选用三级：4.0米/秒、4.5米/秒、5.0米/秒，冲刷历时分别为：6小时、12小时、24小时、48小时，在对植被模型冲刷时，先以0.5米/秒的增幅将有压大流速水流的流速以1.0米/秒逐级加到设计流速，测量各级流速下的植被区水头损失，以此得出各级流速下的床面切应力值，待达到设计流速后，开始冲刷历时计时，以0.5小时为时间间隔测量水头损失，得出各时刻的床面切应力值，当植被模型发生破坏时，记录植被区水头损失，由此得出植被模型破坏时的床面切应力值和摩阻流速，并用以直接描述实际河道中草皮护坡破坏时的水流条件。