【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及溃口沉船堵决口，尤其是涉及一种堤防溃口沉船堵决口模型的建立方法。
技术介绍
1、堤防是防御洪水的重要基础设施，我国拥有各级堤防数量达40万公里。由于全球气候变化，极端暴雨及超标准洪水频发，导致堤防面临着极其严重的安全威胁。堤防一旦发生溃决，将严重威胁人民生命财产安全，必须快速封堵，以减少溃口造成的危害。高效科学的堵溃方法是保障人民人身和财产安全的必要需求。
2、相比常规堵口方法，船舶体型大堵口效果且能够就地取材，船舶结构强度高，具有高效、快速的优势。近些年来，沉船堵决口处理大多依靠现场经验，尚未形成完整的快速封堵体系。
技术实现思路
1、为解决以上问题，本专利技术提供一种堤防集中大流量溃口快速堵口模型的建立方法，通过建立船行驶模型和沉船堵口模型，为驳船选择和船速控制提供理论依据，为短窗口期堤防快速抢险提供可靠技术支撑。
2、本专利技术采用的技术方案是：一种堤防溃口沉船堵决口模型的建立方法，其特征在于：包括以下步骤：
3、s1、驳船行驶模型
4、驳船从决口上游的港口出发，达到决口附近时，受到水冲力r、水面降低形成的下滑力f，为使得船只缓慢接近决口，需要反复抛锚和收锚，设锚的总抓力为h；
5、s2、沉船堵口模型
6、驳船行驶至决口处搁浅时，需要破底沉船，依靠船底的摩擦力和驳船与两侧河堤接触处的残余抗滑力抵挡水流压力，为防止堤防二次破坏；
7、s3、驳船选择模型
8、在选择驳船船
9、s4、推船选择模型
10、在选择推船船型时，参照驳船行驶模型，进行推船的选择；
11、s5、船速控制模型
12、在操作船只时，要注意抛锚时机，控制船速，船速不能过快，防止出现抛锚后驳船停止所需锚力过大，从而出现锚链断裂、锚头脱落等事故，从而使得船只失控高速冲向决口，甚至冲出决口，造成更为严重的后果；因此在驳船布置船速监测器，当船速接近或者超过警戒速度时给出警报；参照按照驳船行驶模型进行推导。
13、作为优选，步骤s1中，水冲力r、下滑力f，锚的总抓力h，满足式1关系：
14、h+ht＝r+f+ma
15、h＝(3～5)mag+(0.6～0.7)mclg
16、r＝0.5crγwldm(vw-v)2
17、f＝mgsini 式1
18、式中：ht为推船对驳船的作用力，m为驳船的质量，g为重力加速度，ma为锚的质量，mc为锚链的每米质量，1为锚链长度，cr为水动力系数，γw为水容重，l为驳船长度，dm为驳船平均吃水深度，vw为水流速，v为驳船移动速度，i为水面坡降，a为驳船的加速度。
19、作为优选，步骤s2中，沉船堵口模型满足式2关系：
20、f1＝u1(ft,fw,fd,fμ，h)≤0
21、ft＝ldmρwvw2cosα
22、fw＝0.5dγwdm2
23、fd＝fd(l-d)
24、fμ＝cgcsμmg 式2
25、式2中，f1为沉船剩余滑力；u1沉船剩余滑力函数；ft为水的冲击力；fw为水的静止压力；fd为两侧大堤的残余抗滑力；fμ为驳船底部的摩擦力；ρw为水的密度；α为水流方向与决口处水外流方向的夹角；d为决口宽度；d为决口处水深；fd为两侧大堤每米的残余抗滑力；μ为驳船与河道底部的摩擦系数；cs为沉船的方形系数；cg为干舷系数。
26、作为优选，α最大取90°；cs取值范围为0～1，底部越平坦取值越高；cg一般取1，若船只干舷高度小于吃水深度dm时，cg取小于1。
27、作为优选，步骤s3中，按照式3中的模型进行驳船的选择，
28、f2＝u2(m,l，dm,d，hg,cs,vw，d，μ,h，ht)
29、dm>d
30、l＜d 式3
31、式3中，f2为驳船选择模型判别值，需大于0且越大堵口效果越好；u2为驳船选择模型函数；hg为驳船的干舷高度，d为决口处水深。
32、作为优选，步骤s4中，按照式4中的模型进行推船的选择，
33、f3＝u3(m，l，dm，d，hg，cs，h，vw) 式4
34、式4中，f3为推船选择模型判别值，需大于0且越大推船操作效果越好；u3为推船选择模型函数。
35、作为优选，步骤s5中，驳船警报速度需要满足式5中的模型：
36、v≤f4＝ku4(m，l，dm，hg，cs，h，vw，i，cr) 式5
37、式5中，f4为船舶警戒速度；u4为船速控制函数；k为安全系数。
38、作为优选，k取1.2～1.5。
39、本专利技术取得的有益效果是：通过驳船从决口上游港口出发并接近决口，到达其核心是通过建立沉船堵决口控制模型，选择合适的沉船船型，通过合适的抛锚定位和船速控制策略，达到对堤口尽可能小的破坏的情况下顺利堵住决口。本专利技术通过建立船行驶模型和沉船堵口模型，为驳船选择和船速控制提供理论依据，为短窗口期堤防快速抢险提供可靠技术支撑，本专利技术具有以下优点：
40、1、提出了驳船和推船的选择模型，使得驳船选择有据可依
41、驳船和推船的选择对于堵口的成功与否至关重要，已有的驳船和推船选择往往是现场的工程师根据工程经验和决口情况对驳船进行选择，因此十分依赖工程直觉。如选择的驳船和推船过大，会造成很大的工程量浪费；若选择的驳船不足以堵住决口，则需要重新选择驳船堵口从而浪费珍贵的抢险时间，甚至有可能导致决口二次破坏，产生更大范围的破坏；如选择的推船动力或锚拉力不足，可能会导致驳船失控冲向决口，导致决口二次破坏。本专利技术提出的模型与方法对驳船和推船的选择建立了数学模型，便于发生紧急抢险状况时快速选择合适的驳船，节约投资，并实现快速、安全抢险；
42、2、提出了船速控制模型，使得驳船和推船操作有据可依
43、驳船和推船的操作对驳船安全到达预定位置并沉船破底十分关键。已有的抢险工作中，船舶的水手往往是根据经验判断来控制船舶速度，一般采用缓慢移动的策略，较为浪费抢险时间；另一方面，如水手冒进船速过快可能会导致锚和推船不足以牵制驳船，导致驳船冲向决口，船毁人亡；本专利技术建立了驳船警戒船速的数学模型，并在驳船上设置船速监测装置和自动报警器，可以提醒水手以合适的速度操控船只；当险情十分重大，抢险刻不容缓时，也可以根据抢险时间反算出需要的船速，根据船速控制模型选择性能更好的驳船和推船，满足抢险要求，实现快速、安全抢险；
44、3、本专利技术适用于大流量堤防溃口沉船封堵，填补我国该项功能模型空白。
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1.一种堤防溃口沉船堵决口模型的建立方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的堤防溃口沉船堵决口模型的建立方法，其特征在于：α最大取90°；Cs取值范围为0～1；Cg取1。
3.根据权利要求1所述的堤防溃口沉船堵决口模型的建立方法，其特征在于：k取1.2～1.5。
【技术特征摘要】
1.一种堤防溃口沉船堵决口模型的建立方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的堤防溃口沉船堵决口模型的建立方法，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨启贵，张兴昊，闫福根，闵征辉，郭建华，郑小康，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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