漠河縣老槽河近期治理工程堤防超高設(shè)計(jì)

李巖鵬，石 浩

(1.齊齊哈爾市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，黑龍江齊齊哈爾161006;2.齊齊哈爾市河道管理處，黑龍江齊齊哈爾161006)

1 基本資料

參見本刊P112文。

2 工程建設(shè)的必要性

參見本刊P112文。

3 提防超高設(shè)計(jì)

堤頂超高是風(fēng)浪爬高、風(fēng)壅水面高度和安全加高之和。

3.1 基本資料

漠河縣老槽河左、右堤土壩工程等級(jí)為Ⅲ等，土壩設(shè)計(jì)按國(guó)標(biāo)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50286－98進(jìn)行計(jì)算。土壩基本為南北走向，計(jì)算風(fēng)向采用南東南風(fēng)、北東北、東東南風(fēng)、東風(fēng)、東北風(fēng)。設(shè)計(jì)風(fēng)速采用距江水面10 m高處多年平均最大風(fēng)速的1.5倍，。見表1。

表1 風(fēng)速、風(fēng)向統(tǒng)計(jì)表 m/s

3.2 計(jì)算公式

漠河縣老槽河左、右堤土壩工程等級(jí)為Ⅲ等，按國(guó)標(biāo)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50286－98進(jìn)行計(jì)算。

3.2.1 波浪要素計(jì)算

波浪要素可按下列公式:

式中:H為平均波高，m;T為平均波周期，s;V為計(jì)算風(fēng)速，m/s;F為風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度，m;d為水域平均水深，m;tmin為風(fēng)浪達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的最小風(fēng)時(shí)，s;g為重力加速度，取9.81m/s2。

不規(guī)則波的波周期可采用平均波周期，按平均波周期計(jì)算波長(zhǎng)L按以下公式計(jì)算:

式中:L為平均波長(zhǎng)，m;

3.2.2 風(fēng)壅水面高度計(jì)算

式中:e為計(jì)算點(diǎn)的風(fēng)壅水面高度，m;K為綜合摩阻系數(shù)，可取K=3.6×10－6;V為設(shè)計(jì)風(fēng)速，按計(jì)算波浪的風(fēng)速確定; F為由計(jì)算點(diǎn)逆風(fēng)向量到對(duì)岸的距離，m;d為水域的平均水深，m;β為風(fēng)向與垂直于堤軸線的法線的夾角(度)。

3.2.3 波浪爬高計(jì)算

當(dāng)m=1.5～5.0時(shí)，正向來波在單坡上的平均波浪爬高

式中:RP為累積頻率為P的波浪爬高，m;K△為斜坡的糙率及滲透系數(shù)，根據(jù)護(hù)面類型按表1確定，取為0.9;KV為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可根據(jù)風(fēng)速V，m/s，堤前水深d，m、重力加速度g，m/ s2組成的無維量，按表2確定;KP為爬高累積頻率換算系數(shù)，可按表3確定;m為斜坡坡率，m=ctgα，α為斜坡坡角，度;H為堤前波浪平均波高，m;L為堤前波浪的波長(zhǎng)m。

不同累積頻率下的波浪爬高Rp可由平均波高與壩迎水面前水深的比值和相應(yīng)的累積頻率P(%)按表3規(guī)定的系數(shù)計(jì)算求得。漠河縣老槽河堤防為不允許越浪堤防，設(shè)計(jì)波浪爬高值采用累計(jì)頻率為2%的爬高值R2%。

當(dāng)來波波向與壩軸線的法線成β夾角時(shí)，波浪爬高等于正向來波計(jì)算爬高值乘以折減系數(shù)Kβ，Kβ按表3確定。

3.2.4 堤頂高程確定

堤頂在水面靜水位以上的超高按下式確定:

式中:y為壩頂超高，m;Rp為最大波浪在壩坡上爬高，m;e最大風(fēng)壅水面高度，m;A為安全加高，設(shè)計(jì)情況為0.7 m。

4 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)以上公式，壩頂超高計(jì)算結(jié)果見表2。

根據(jù)有關(guān)規(guī)定，結(jié)合上述計(jì)算成果，漠河縣老槽河左、右堤計(jì)算堤頂超高統(tǒng)一取1.5 m。

5 設(shè)計(jì)堤頂高程

堤頂高程按設(shè)計(jì)洪水位加堤頂超高計(jì)算，計(jì)算成果見表3。老槽河左堤首端與大林河堤防末端相連，大林河堤防末端高程為435.30 m，則老槽河左堤首端樁號(hào)0+000處堤頂設(shè)計(jì)高程為435.30 m。

［1］水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.GB50286—96堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)水利水電出版社，1998.

［2］江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.SL265—2001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2001.

［3］齊齊哈爾市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.漠河縣老槽河近期治理工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.齊齊哈爾:齊齊哈爾市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2011.

表2 老槽河堤頂超高計(jì)算成果表

表3 老槽河堤頂高程成果表