[发明专利]一种顺岸式港池泥沙淤积计算方法

权利要求书

1.一种顺岸式港池泥沙淤积计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，建立顺岸式港池内水流连续方程和运动控制方程；

步骤二，建立顺岸式港池淤积计算公式；

步骤三，建立一个30km×20km顺岸式港池的潮流数值水槽；

步骤四，分析不同港池长宽比对流场影响；

步骤五，建立顺岸式港池长度与宽度之比与水流归槽指数n的变化关系；

步骤六，确定水流归槽指数n；

步骤七，基于步骤二和步骤六计算顺岸式港池泥沙淤积厚度。

2.根据权利要求1所述的一种顺岸式港池泥沙淤积计算方法，其特征在于，所述的步骤一包括以下流程：(1)建立港池断面涨落潮流量平衡方程；

在顺岸式港池落潮过程中，一方面落潮棱体Q_L使港池水量增加，另一方面边滩水流归槽又增加了一部分流量Q_y，因此在顺岸方向上断面落潮流出的流量可用下式表示：Q_e＝Q_o+Q_L+Q_y；

涨潮过程中，潮流进入港池后，一方面受涨潮影响，水位升高，涨潮棱体需吸收一部分潮量Q_z，另一方面边滩水流归槽增加一部分水体Q_y，因此在顺岸方向上涨潮流出的流量可由下式表示：Q_e＝Q_o-Q_z+Q_y；

(2)建立时均潮流水体运动控制方程；

将不恒定平面二维水流连续方程，按照积分法对其进行潮段平均，改进为准恒定运动二维水流运动方程，如下：

上式中：h_Δ—潮差，u、v—分别为x、y向分速；h—水深；

(3)建立考虑归槽效应时顺岸式港池水体运动控制方程；

考虑水体归槽效应时，将港池长l范围内的归槽水体流速计入港池内水流运动基本方程中，进而港池内流速u₂沿程变化可用下式表示：

上式中：u_i和u_e分别为港池首、尾两端边界处的流速。

3.根据权利要求1所述的一种顺岸式港池泥沙淤积计算方法，其特征在于，所述的步骤二包括以下流程：(1)引入平衡含沙量：

上式中：S_p为平衡含沙量；S_o为初始含沙量；h为水深；A、m—相关系数，由相关水槽实验结果来确定；

(2)在步骤一的基础上，建立包含“水流归槽指数n”的顺岸式港池淤积计算公式，公式如下：

上式中：Δ_t为在淤积时间内的淤积厚度；t为淤积时间；α为泥沙沉降率；ρ_c为淤积土干容重；ω_s为泥沙沉降速度；m为平衡含沙量指数；S_o为初始含沙量；h₀为初始水深；h₂为开挖后水深；n为水流归槽指数，与港池长宽比有关，通过步骤三、步骤四、步骤五和步骤六确定。

4.根据权利要求1所述的一种顺岸式港池泥沙淤积计算方法，其特征在于，所述的步骤三：首先建立一个30km×20km的潮流数值水槽，；水槽原始水深设置为10m，将潮流数值水槽的开边界和固边界根据实际情况分别设置在不同位置，其中开边界分别设置在东、西两个方向，固边界分别设置在南、北两个方向；顺岸式港池设定在北固边界的中间位置；设置两种港池开挖水深，分别挖深至14m和17m；港池开挖横向边坡坡度为1:15，纵向边坡坡度为1:30；为了考察港池不同开挖长宽比的影响，将港池宽度b为500m，港池长度l分别设定为1000m、2000m、3000m、4000m、5000m，即5种长宽比。

5.根据权利要求1所述的一种顺岸式港池泥沙淤积计算方法，其特征在于，所述的步骤四基于步骤三的结果分析不同港池开挖情况和不同长宽比方案前后的流速变化，给出了港池开挖水深-17m，港池长度4000m，宽度为500m为例的流速变化情况。