堤防工程基础冲刷深度计算问题

工程建设与管理　ＣＨＩＮＡ　ＷＡＴＥＲ　ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ　２０１　２．１　２　堤防工程基础冲刷深度计算问题　马海彦　（甘肃省酒泉市水利水电勘测设计院，７３５０００，酒泉）　关键词：堤防工程；冲刷深度；计算；探讨　中图分类号：ＴＶ８７１．３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１０００—１１２３（２０１２）１２—００２６—０２　随着工业化、城镇化的深入发　展．全球气候变化影响加大．我国水　直型，仅在河道大断面Ｄ１１－Ｄ１２间　新文大桥附近有转角１６。左右的微　弯段。　＿｛　Ｊ（２）　利工程防洪减灾能力要求越来越迫　切。２０１１年中央１号文件《中共中央　国务院关于加快水利改革发展的决　定》和指导“三农”工作的以往多个中　式中：　为直段一般冲刷后的最大水　①依据《堤防工程设计规范》规　定的公式进行水流平行于岸坡冲刷　深（ｍ），从水面算起；ｐ为设计流量　（ｍ３／ｓ）；Ｌ为河道治理平均宽度（ｍ）；　为河道最大水深（１１１）；　为河道平　深度计算。　水流平行于岸坡产生的冲刷按　央ｌ号文件都提出“加快推进大江大　河和中小河流治理”。近年，各地中小　河流治理特别是以防洪堤和河道治　理项目为主的工程建设蔚然成风。笔　者主持或参与了多个区内此类项目　均水深（ｍ）；ｄ为河床土壤平均粒径　（ｍｍ）；肛为水流压缩系数，　＝ｌ一　０．３７５Ｖ／Ｌ。经计算／ｚ＝０．９９；Ａ为单宽流　量集中系数，经计算Ａ＝１．４２；　为与　历年汛期月最大含沙量平均值有关　的参数，取Ｅ＝０．６６；　《堤防工程设计规范》（ＧＢ　５Ｏ２８６—　１９９８）附录Ｄ中公式（Ｄ．２．２—１）进行计　算。计算公式如下：　的设计和审查工作，现就堤防基础冲　刷计算方面的问题以实例为证进行　叫（　）－１　ｊ　此公式物理意义模糊。量纲不一　计算结果见表２。　以上两种冲刷公式水利工程均　可用，但前者计算结果偏小，分析其　原因。该公式适用的是平原、山区稳　归纳和分析，希望能对设计人员提供　一致，大量的规范引用错误。如公式中　各项计算指标物理意义不变，正确的　公式为：　＋　一　些有益的参考。　嘉峪关市位于甘肃省西北部．讨　赖河横穿嘉峪关市境内，该段地理位　置重要，左岸是嘉峪关市新城区，右　岸是文殊镇５个村的７０７　ｈｍ　农田及　］　㈩　定河段大水位、小流速河流，对浅水、　流速大的河流计算结果偏小，误差较　大：而讨赖河属于变迁性河流，河道　式中：ｈ　为局部冲刷深度（１１１），从水　大片防护林带。讨赖河市区段防洪堤　工程河道治理长度３．５　ｋｍ，河道平均　面起算：如从冲刷处滩面算起，则ｈＢ＝　平时水小。河床长期在造床流量作用　下易使河相发生变化。河流曲状蜿　比降ｌ１‰，防洪标准为５０年一遇，相　应洪峰流量８４８　ｍ３／ｓ。以下为堤基防　冲刷复核计算。　主流左右摆动，水流易产生斜冲，　【（　）一ｌ　ｊ；　为冲刷处的水深　蜒，（ｍ），以近似设计水位最大深度代替；　。淘蚀护岸。桥渡“６４—１”公式对平原、　１．冲刷深计算　冲刷计算分为水流平行于岸坡　和水流斜冲岸坡两种工况。水流平　为平均流速（ｒｒｄｓ）；Ｖ　为河床面上　山区稳定、游荡性（变迁性）河流各种　水位、流速都适合，按此公式确定的　基础埋深值与当地多年实际治理河　允许不冲流速（ｍ／ｓ）；Ｎ与防护岸坡在　平面上的形状有关。一般取ｎ＝１／４。　行于岸坡的冲刷一般发生在两个弯　道之间的过渡段或半径很大的微弯　河段．水流斜冲岸坡的冲刷一般发　生在弯道的凹岸，淘刷较为严重。讨　赖河嘉峪关市区河段河势基本为顺　共实测河道横断面１９个，其中　工程区内河道大断面共１５个，冲刷　深度计算见表１。　堤基础埋深值相吻合。　经计算：用桥渡“６４—１”公式计算　冲刷深度较大．为从水面算起冲刷深　度　。＝３．５９—３．９０　ｍ，则河床以下冲刷　深度为２．３２～２．７４　Ｉｎ。为安全起见，结　②根据桥渡“６４—１”公式计算。桥　渡“６４—１”公式：　收稿日期：２０１２—０５—０３　作者简介：马海彦，工程师。主要从事水利水电工程勘测、规划、设计等工作。　■２６　工程建设与管理　２０１２．１２中国水利　表１堤防平顺段冲刷深度计算表（５０年一遇洪水）　（《堤防工程设计规范》附录Ｄ公式）　断面　ＨＤ０５　ＨＤ０６　ＨＤＯ７　ＨＤ０８　ＨＤ０９　ＨＤ１Ｏ　ＨＤ１１　ＨＤ１２　ＨＤ１３　ＨＤ１４　ＨＤ１５　ＨＤ１６　ＨＤ１７　ＨＤ１８　ＨＤｌ９　设计水位（ｍ）　１　６７０．４４　１　６６７．３９　１　６６５．２７　１　６６２．９８　１　６６１．６４　１　６５９．５９　１　６５７．９Ｏ　１　６５６＿２７　１　６５４．３Ｏ　１　６５１．９８　１　６４９．７Ｏ　１　６４７．７１　ｌ　６４５－３３　１　６４３＿３Ｏ　Ｉ　６４１．０７　深泓点（ｍ）　１　６６８．７０　１　６６５．８２　１　６６３．５６　１　６６１．４５　１　６５９．７４　１　６５７－３８　１　６５６．１９　１　６５４．４７　１　６５２．９Ｏ　１　６５０．６Ｏ　１　６４８．２ｌ　１　６４６．Ｏ６　ｌ　６４４．Ｏ０　１　６４１．７６　１　６３９．６Ｏ　（ｍ）　１．７４　１．５７　１．７ｌ　１．５３　１．９０　２．２１　１．７１　１．８０　１．４０　１Ｉ３８　１．４９　１．６４　１．３３　１．５４　Ｉ．４７　Ｖｏ，（ｍ／￣）　３．１５　３．１１　２．９８　３．３４　２．６２　３．５９　３．１４　２．７３　３．１８　３．２９　３．１７　３．０４　３．５５　３．Ｏ５　３．１１　ｈ　（ｍ）　１．２９　１ｌ３１　１＿３７　１．２２　１．５５　１．１４　１．３５　１．４９　１．２８　１．１９　１．２９　１．３４　１．１４　１＿３３　１－３０　Ｖ　（ｍ，ｓ１　１．２Ｏ　１．２Ｏ　１－２０　１．２Ｏ　１．２Ｏ　１．２０　１．２０　１．２Ｏ　１．２０　１．２Ｏ　１－２０　１．２０　１．２Ｏ　１．２０　１２Ｏ　．＾如１）　２．Ｏｌ　１．８４　１．９７　１．８２　２．１２　２．５３　１．９８　２．０２　１．６８　１．６７　１．７７　１．９１　１．６４　１．８０　１．７４　Ｄ　ｍ）　０．２７　０．２７　０－２６　０．２９　Ｏ．２２　０＿３２　０．２７　Ｏ．２３　０－２８　Ｏ．２９　Ｏ．２７　０－２６　０．３ｌ　０．２６　Ｏ．２７　表２堤防平顺段冲刷深度计算表（５Ｏ年一遇洪水）　（桥渡“６４—１”公式）　断面　ＨＤ１９　流量ｑ（ｍ３／￣）　河宽（ｍ１　２１０　平均水深ｈ（ｍ）　１＿３Ｏ　冲刷深度＾。（ｍ）　３６３　．滩面以下（ｍ）　２．４２　ＨＤｌ８　ＨＤｌ７　ＨＤ１６　２１０　２１Ｏ　２１Ｏ　１－３３　１．１４　１．３４　３．６５　３９Ｏ　．２．４６　２．７４　２－３７　２．６２　２５１　．３６１　．ＨＤ１５　ＨＤ１４　ＨＤ１３　ＨＤｌ２　ＨＤ１ｌ　ＨＤ１Ｏ　ＨＤ０９　８４８　２ｌＯ　２１０　２１０　２ｌＯ　２１０　２１０　２１０　１．２９　１．１９　１．２８　１．４９　１－３５　１．１４　１．５５　３７２　．３．６７　３６０　．２－３５　２．４０　２－４２　２－３２　３６２　．３６３　．３５９　．３６３　．２．４２　２．３２　２＿３９　２－３５　２．４７　ＨＤＯ８　ＨＤ０７　ＨＤ０６　２１Ｏ　２１０　２１０　１．２２　１．３７　１－３１　３５９　．３６２　．３６０　．ＨＤ０５　２ｌ０　１．２９　３６５　．表３堤防斜冲段冲刷深度计算表（５０年一遇洪水）　（《堤防工程设计规范》附录Ｄ公式】　断面编号　斜冲角度　ｏｔ　ＨＤ１２　１６　水流流速不均匀系数　ｎ　１．００　大于１５％ｄ（ｍ）　ｄ　０Ｏ２　．局部冲刷流速（ｍ／ｓ）　边坡系数　局部冲刷深度（ｉｎ）　ｈ日　３＿３９　１．２５　ｌ＿７６　合《甘肃省嘉峪关市讨赖河（嘉文公　路桥～安远沟村段）堤防工程初步设　③水流斜冲岸坡。　水流斜冲防护岸坡产生的冲刷　计报告》计算成果，本设计复核冲刷　深度选用桥渡“６４—１”公式计算值，即　河床以下冲刷深度设计值为３．０　ｍ。　按《堤防工程设计规范》（ＧＢ　５０２８６—　１９９８）附录Ｄ中公式（Ｄ．２．２—２）进行计　算。计算公式如下：　Ｖ墼删㈤　１＋ｍ‘・ｇ　（下转第６４页）　２７—　第一次全国水利普查填表上报阶段专题　ＣＨＩＮＡ　ＷＡＴＥＲ　ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ　２０１　２．１　２　造成的返工现象发生，保证了调查　技术标准及工作要求变化后而基层　普查机构又未能及时获知．造成返工　和浪费。　的返工情况。　质量。提高了工作效率。　４．加强资源共享研究，加快水　土保持普查成果推广应用步伐　２．开展专家培训，提高普查　应进一步加强水土保持与农、　１．健全机制，加大配合，提高　咨询审核指导水平　林、牧、国土资源等相关行业及工作领　效率　一二、相关建议　基层水土保持普查咨询专家组　的成员虽大都是该部门该专业中的　行家里手，但就水土保持普查工作的　域关联性的研究。在不影响国家保密　安全的前提下，尽快建成水土保持普　查成果数据库及资源共享平台，探索　水土保持普查成果推广应用的途径和　方法，加快推进水土保持推广应用步　伐．充分发挥水土保持普查成果在国　民经济和社会发展中的作用。　参考文献：　『１　１回良玉．切实做好农田水利基本建　是要进一步健全基层水土保　持普查工作机构。应增补县域各乡镇　政府、县林业局等相关单位成为普查　工作领导小组成员，调整充实普查工　作领导机构，减轻普查工作协调难　度。应抽调县统计、林业、农业、国土　等部门相关专业人员参与水土保持　普查日常工作．壮大普查工作队伍力　量。应成立乡镇普查工作领导及具体　办事机构。确保乡镇普查工作能够落　到实处。　全面要求仍存在不同差距，因此对其　进行全面深入的普查技能及业务知　识培训极为必要．使其充分掌握水土　保持普查方法、程序及技术规范标　准，准确把握和甄别相关部门的统计　数据与水土保持普查填报数据的关　联及区别。提高普查资料审核及业务　指导水平。　●　设和水利普查工作ｏ】．中国水利’２０１０（２２）．　［２］陈雷．扎实做好冬春农业水利基　二是要进一步加强上下级普查　机构问的沟通联系。县级普查办应加　大与上级普查部门的汇报沟通，及时　上报工作中存在且自己无力解决的　问题和困难，请示上级决策指导，确　３．及时修订完善规范标准，提　本建设高效优质做好水利普查工作　ＵＪ．中国水利，２０１０（２２）．　高普查工作效率　应根据不同的水土保持分区结　［３］马建堂．履行职责积极参与全　力配合完成和一次全国水利普查工　合各地水保工作特点，及时修订完善　现行水土保持普查技术规范、标准，　作【『】．中国水利，２０１０（２２）．　［４］矫勇．提高认识把握规律加快　尽快制定出一套如人口、农业等普查　工作一样成熟完善、可操作性强、科　学稳定的水土保持普查技术规范、标　准来指导水土保持普查工作。尽量减　少因工作方案、技术标准频繁变更对　普查正常工作的影响。防止出现无谓　保工作进度不受影响。其次上级普查　机构应加大对基层工作的督导，及时　发现问题并尽力帮助解决，同时要尽　量作好上情下达工作，及时将各项普　查精神及要求准确传达到位，防止因　试点扎实推进水利普查各项工作［『１．　中国水利，２０１０（９）．　［５］李德胜，田斌．环县开展水利普查　的经验与体会Ⅱ］＿中国水利，２０１１（１５）．　责任编辑李建章　（上接第２７页）　式中，△＾。为从河底算起的局部冲深　（ｍ）；ｄ为水流流向与岸坡交角（度）；ｒａ　２．基础埋深复核　２０１０年两岸堤防建成后经过近　两年的运行。基础冲刷没有受到威　【Ｍ】．郑州：黄河水利出版社，１９９８．　［４］谢鉴衡．河床演变及整治（第二版）　【Ｍ】．北京：中国水利水电出版社，　１９９７．　为防护建筑物迎水面边坡系数；ｄ为　坡脚处土壤计算粒径（ｍ）。此处大部　分规范ｄ的单位为ｃｍ，结合实际应用　胁，达到了设计的预期效果，目前运　行状况良好．复核成果同时也说明了　［５］王昌杰．河流动力学［Ｍ］．北京：北　工程修建后对整个河道的河势没有　造成影响。因此合理运用公式（１）（２）　京人民茭通出版社．２００１．　『６］傅国伟．河流水质数学模型及其　模拟计算［Ｍ】．北京：中国环境科学出　版社．１９８７．　情况及查证公式来源的文献，ｄ单位　应为“ｍ”，对非黏性土，取大于１５％　（３）及公式中各参数取值的单位及物　理意义尤为重要。　参考文献：　［１］堤防工程设计规范（ＧＢ　５０２８３—　■　（按重量计）的筛孑Ｌ直径，根据颗分曲　线查取０．０２ｍ；　，为水流的局部冲刷　流速。　［７］李炜．水力计算手册（第二版）　［Ｍ】．北京：中国水利水电出版社，　２００６．　结合平面布置图。经分析选择　ＨＤ１２斜冲段河道横断面，进行水流　１９９８）［Ｍ］．北京：中国计划出版社。１９９８．　［２］堤防工程地质勘察规范（ＳＬ　８８—　２００５）『Ｍ】．北京：中国水利水电出版　社．２００５．　［８］武汉水利电力学院河流泥沙工程　斜冲防护岸坡产生的冲刷深度计算，　冲刷深度计算见表３，本设计局部冲　刷深度取１．８ｍ。　学教研室．河流泥沙工程学（下册）［Ｍ］．　北京：中国水利水电出版社，１９８２．　责任编辑李计初　［３］张俊华，等．河道整治及堤防管理　一６４