【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及生態環境保護，更具體而言，涉及針對河流侵蝕的計算方法及防護結構。
技術介紹
1、河流在行進過程中在自重作用下和邊壁阻力作用下，會對河床和河岸產生沖刷，河床的過度沖刷會使河岸垂直高度增加，使河岸坍塌的風險增加。而河岸的過度沖刷也會引起河岸坍塌，對河流沿岸建筑物的安全帶來影響。
2、本專利技術基于動量守恒方程考慮河流彎道與深度對流速的影響，提出了河流對河道的剪切應力表達式，以對河岸的穩定性進行分析。另外，根據河流對河道的沖刷破壞提出了一種河岸防護裝置。
技術實現思路
1、為了克服現有技術中存在的不足，提供一種針對河流侵蝕的計算方法及防護結構。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：
3、一種針對河流侵蝕的計算方法，包括：
4、s1、計算河流剪切應力：
5、根據牛頓第二運動定律和動量守恒公式可以得到：
6、（1）；
7、式中：ρ為水體密度，u為水體平均流速，t為時間，m為質量，a為加速度，?x為水體長度，?y為水體高差；
8、水的壓強為：
9、（2）；
10、式中：g為重力加速度，則式（1）可以變為：
11、（3）；
12、忽略深度變化，則式（3）可以簡化為
13、（4）；
14、在明渠中，河床的坡度很小，此時河流的水平長度與河流水面實際長度接近，因而式（4）可以變換為
15、（5
16、式中，j為水力坡降；
17、則：（6）；
18、s2、計算不同深度流速：
19、prandtl摻混理論定義紊流摻混長度為水團保持原有特性的距離，紊動切應力的表達式為：
20、（7）；
21、式中：τ為紊動切應力；τ0為底部切應力；l為紊流混摻長度；u*為摩阻流速；y為由水底向上的垂線位置；
22、（8）；
23、式中，κ為卡門常數；底邊界為：
24、（9）；
25、則流速梯度式為：
26、（10）；
27、積分可以得到不同深度的流速分布：
28、（11）；
29、式中，um為表面流速；
30、s3、計算彎道流速：
31、基于prandtl?紊流切應力，彎道產生的環流公式如下：
32、（12）
33、式中：r為彎道曲率半徑；uy為某一深度的流速，通過式（11）進行求解；
34、s4、將河流剪切應力與河岸抗剪強度比較：
35、抗剪強度如下所示：
36、（14）
37、式中：σ為作用在剪切面的法向應力，此處為作用土體上部的自重荷載，φ'為有效內摩擦角，c'為有效粘聚力。
38、進一步的，隨著河岸不斷侵蝕，河岸坡度隨之增大，增加了河岸崩塌的風險，河岸的穩定性采用邊坡穩定性參數計算方法進行確定，如式（15）所示：
39、（15）
40、式中：w為滑動面上的土體自重荷載，α為滑動面與水平面之間的角度，l為滑動面的長度。其中滑動面位置為河岸邊坡坡腳到坡面，位置為岸上方向n點位置，n為距離的集合，距離分別為距離坡肩0.1m、0.2m…n，n點位置與坡腳連線與水平面組成的角度為30°。
41、一種針對河流侵蝕的防護結構，包括腳部結構、頂部結構和護岸石材，所述腳部結構為“l”狀，護岸石材底部設置在腳部結構的轉角處，所述頂部結構為“γ”狀，頂部結構上端設置有空腔，頂部結構下端設置有與護岸石材上端連接的凸起，頂部結構端面設置有用于固定的圓孔。
42、進一步的，所述護岸石材為混凝土材料或大片石材。
43、進一步的，所述腳部結構包括垂直連接的長邊和底板，底板長度小于長邊的長度。
44、進一步的，所述底板遠離長邊的一側固定連接有短邊。
45、本專利技術與現有技術相比所具有的有益效果為：
46、1、本專利技術分析了河流在不同水力參數及形態下河岸的侵蝕程度，對河岸及周邊人們的生命安全提供了理論支撐。
47、2、本專利技術考慮了泥沙運動，設置了腳部結構，減小了河岸坡度，增大了河岸抗滑力；腳部結構與石材不為一個整體，當底部發生侵蝕時不會由于自重而使石材破裂；由于腳部結構長邊靠近水體，當侵蝕導致發生底部懸空而使腳部結構沉降時，也不會使河岸土體完全暴露于水體，而導致河岸的沖刷。
48、3、本專利技術防護結構為三個不連接的整體，當某一部分發生破壞時可以進行更換，操作方便，同時減少了更換費用，具有一定的經濟價值。
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1.一種針對河流侵蝕的計算方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種針對河流侵蝕的計算方法，其特征在于：隨著河岸不斷侵蝕，河岸坡度隨之增大，增加了河岸崩塌的風險，河岸的穩定性采用邊坡穩定性參數計算方法進行確定，如式（15）所示：
3.一種針對河流侵蝕的防護結構，其特征在于：包括腳部結構（1）、頂部結構（2）和護岸石材（3），所述腳部結構（1）為“L”狀，護岸石材（3）底部設置在腳部結構（1）的轉角處，所述頂部結構（2）為“Γ”狀，頂部結構（2）上端設置有空腔（21），頂部結構（2）下端設置有與護岸石材（3）上端連接的凸起（22），頂部結構（2）端面設置有用于固定的圓孔（23）。
4.根據權利要求3所述的一種針對河流侵蝕的防護結構，其特征在于：所述護岸石材（3）為混凝土材料或大片石材。
5.根據權利要求3所述的一種針對河流侵蝕的防護結構，其特征在于：所述腳部結構（1）包括垂直連接的長邊（11）和底板（12），底板（12）長度小于長邊（11）的長度。
6.根據權利要求5所述的一種針對河流侵蝕的防護結構，其特征在于
...【技術特征摘要】
1.一種針對河流侵蝕的計算方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種針對河流侵蝕的計算方法，其特征在于：隨著河岸不斷侵蝕，河岸坡度隨之增大，增加了河岸崩塌的風險，河岸的穩定性采用邊坡穩定性參數計算方法進行確定，如式（15）所示：
3.一種針對河流侵蝕的防護結構，其特征在于：包括腳部結構（1）、頂部結構（2）和護岸石材（3），所述腳部結構（1）為“l”狀，護岸石材（3）底部設置在腳部結構（1）的轉角處，所述頂部結構（2）為“γ”狀，頂部結構（2）上端設置有空腔（21），頂部結構（2）下端設置...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭志超，李田，顏廣雷，姜樂樂，郝衛東，李春泉，李紫燕，謝潤東，
申請(專利權)人：山西四建集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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