[发明专利]一种弯曲河道河床冲淤变形的估算方法

摘要

本发明公开了一种弯曲河道河床冲淤变形的估算方法，该方法采用周期函数描述弯曲河道河岸处河床冲淤变形的沿程变化规律，采用指数函数描述弯曲河道横断面上河床冲淤变形的横向变化规律。在已知河岸处最大淤积高度和最大冲刷深度的前提下，使用该方法可以相对准确地估算弯曲河道内任意一待估点的河床冲淤变形，且通过对弯曲河道内全部待估点进行估算，可以得到整个弯曲河道的河床冲淤变形，并刻画弯曲河道中由河床冲淤引起的深槽或浅滩的位置和大小。将该估算方法应用于弯曲河道河床冲淤变形的测算，可以节约测算成本和时间。

主权项

一种弯曲河道河床冲淤变形的估算方法，其特征在于，该方法采用周期函数描述弯曲河道河岸处河床冲淤变形的沿程变化规律，采用指数函数描述弯曲河道横断面上河床冲淤变形的横向变化规律，据此估算弯曲河道内任意一个待估点的河床冲淤变形；在待估河道内布置若干待估点，通过对布置的若干待估点的冲淤变形数据的估算，从而得到整个弯曲河道的河床冲淤变形；其中，任意一个待估点的河床冲淤变形的估算方法具体为：1)待估点所在断面的两岸处的河床冲淤变形分别为：Δzbl=(Δzb)maxdeposition+(Δzb)maxerosion4-(Δzb)maxdeposition-(Δzb)maxerosion2sin[2π(ξc-ξc0)]-(Δzb)maxbeposition+(Δzb)maxerosion4cos[4π(ξc-ξc0)],---(1)]]>Δzbr=(Δzb)maxdeposition+(Δzb)maxerosion4+(Δzb)maxdeposition-(Δzb)maxerosion2sin[2π(ξc-ξc0)]-(Δzb)maxbeposition+(Δzb)maxerosion4cos[4π(ξc-ξc0)],---(2)]]>式中，Δzbl和Δzbr分别为待估点所在断面的左岸和右岸处的河床冲淤变形；为河岸处的最大淤积高度，且为正值；为河岸处的最大冲刷深度，且为负值；ξc为待估点所在断面的无量纲纵向坐标，且ξc＝lc/L，lc为沿河道断面中心线测量的待估点所在断面上游距该断面最近的正拐点断面至待估点所在断面的有向距离，L为沿河道断面中心线测量的弯曲河道一个周期的长度；ξc0为待估点所在断面上游距该断面最近的不冲不淤断面的无量纲纵向坐标，且ξc0与ξc具有同样的数学形式；2)根据1)中得到的待估点所在断面的两岸处的河床冲淤变形Δzbl和Δzbr，通过公式3计算待估点的河床冲淤变形，具体为：ΔzbB=-βe-αη+γ---(3)]]>式中，Δzb为待估点的河床冲淤变形；η为待估点的无量纲横向坐标，且η＝y/B，y为沿待估点所在断面测量的断面左岸至待估点的有向距离，B为待估点所在断面的宽度；α、β和γ均为无量纲系数，α通过求解公式4得到，β和γ分别根据公式5和6得到：1e-α-1(ΔzblB-ΔzbrB)[e-α(αRrB-1)-αRlB+1]+α2e-α-1(ΔzblBe-α-ΔzbrB)RB=0---(4)]]>β=1e-α-1(ΔzblB-ΔzbrB)---(5)]]>γ=1e-α-1(ΔzblBe-α-ΔzbrB)---(6)]]>式中，R为待估点所在断面中心线的曲率半径，Rl＝R+B/2，Rr＝R‑B/2。