码头工程防洪评价中壅水计算公式浅析

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1、码头工程防洪评价中壅水计算公式浅析码头工程防洪评价中壅水计算公式浅析杨春瑞(安徽省淮河河道管理局,安徽蚌埠233000)摘要:码头工程壅水计算没有专门的计算公式,作数学模型和物理模型均较繁琐,通常是采用桥梁壅水经验公式进行计算.该文通过对多种桥梁壅水的经验公式的实例计算分别进行比较分析,并从经验公式推导原理,考虑的因素和适用条件,得出在码头壅水计算中有较好的应用经验公式.关键词:码头;壅水;计算;经验公式中圈分类号:U656.1;TV131.4文献标识码:A文章编号:1673—5781(2012)01—0054—03码头是供船

2、舶停靠并装卸货物和上下旅客的建筑物,修建码头是发展水运事业的先决条件.随着经济的快速发展,水运作为最经济的货运方式,越来越受到人们青睐,故有关水运码头建筑物的修建不断地增多.码头工程的修建可能减小河道断面的有效过水断面面积,雍高河道洪水水位,影响河道的行洪安全.为消弱码头工程建设对河道行洪的影响,按照水利部颁发的《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则(试行)》的规定,需对涉河码头进行防洪影响评价,计算码头建设雍高河道洪水水位,作为采取影响处理设计的重要参考依据_l_.目前,国内外有关涉河项目雍高洪水的计算公式很多,但未发

3、现专门用于码头工程壅水计算公式,在现有的建设项目防洪评价报告中有关码头壅水计算多采用桥梁壅水计算公式.桥梁壅水计算公式为经验公式,应根据不同的河道边界条件,水流流态特征进行选择使用[.本文通过对多种桥梁壅水计算经验公式的实例计算对比,选取较为合理的适合内河码头壅水计算的经验公式,为深人研究码头对河道行洪的影响及码头防洪影响处理提供参考.1壅水计算公式由于码头平台和栈桥等占用了过水断面,阻碍了河道水流下泄,在挡水时水流受到压缩,引起水流的能量损失,使得建筑物上游水面升高而引起壅水,同时局部地段流速加大,局部壅水影响主要计算水头损

4、失(沿程+局部).本文对码头壅水分析用的主要经验公式进行(如下)分析计算.(1)陆浩公式.该公式系1998年获得铁道部课题成果,根据我国模型试验和40余座桥梁调查资料,经多年不断完善和检验而制定的,目前已被列入最新《公路工程水文设计指南》推荐使用的公式.陆浩公式于20世纪8O年代在开展桥梁壅水计算研究的基础上,并根据我国已建桥梁资料建立起来的新一代公式,该式适用于各类跨河桥梁.而在码头工程中的应用却没有研究分析,为此本文对陆浩公式在码头壅水方面与其他经验公式进行比较分析[.陆浩根据对已有桥梁壅水计算公式,实桥以及模型试验资料进

5、行分析研究之后,提出了相应的计算公式为△Z=K～K㈩其中,为建桥后桥下断面实际流速;为桥轴断面平均流速;KN为定床壅水系数,与建桥前后桥下断面流速变化有关,KⅣ一=;一;Kv为与建qfV一.0桥后桥下水流流态有关的系数,K一—_;Vq/4g一【】?l为建桥后设计水位下桥下断面的实际流速,vq—KQ;为天然状态时设计水位下桥下断面范围内的平均流速(m/s),一/WG.其中,Qs为设计流量(m./S);∽为有限过水面积(m.);K为反映桥下流速随河床冲刷断面增大而减小的系数,K一1/El+A(户一1)],对于岩石河床K一1.0(A

6、为河床粒径系数,A一0.5×d.一0.25;d.为中值粒径(ram);P为冲刷系数);.为冲刷前桥下净过水收稿日期:201卜11—29;修改日期:2011—12—09作者简介:杨春瑞(1985一),男,安徽颍上人,安徽省淮河河道管理局助理工程师54CF程与建设》2012年第26卷第1期面积(m).(2)利用水力学建立能量方程公式.该公式是根据《水力学》中实际液体恒定总流能量方程进行简化而得.码头工程所造成的水头损失主要为局部损失,主要表现为水工建筑物上游断面的水位变化,忽略沿程损失,根据工程前后流态建立的能量方程_4_为△Z—

7、H一/2g(2)其中,△Z为壅水高度(m);Hj为局部损失(m);为局部损失系数(根据壅水试验,透空式码头不淹没时,一50,淹没时,一130.?;一△A/Al,为面积压缩比;△A为码头阻水面积(m);A为工程前码头位置的河道断面面积(m.);V2为码头位置工程后的压缩流速(m/s),一Q/A;A为工程后码头位置的河道断面面积(m2);Q为相应设计水位条件下的断面流量(m./s);g为重力加速度.(3)D,Aubuioson公式.该公式是D,Aubuioso(道布松,法国)1840年根据能量平衡原理首先导出的E,曾列入前苏联19

8、48年,1961年桥渡设计规范.建国初期引入我国公路,铁路工程,使用3o余年,推荐的公式如下[.△Z=(一vg)(3)其中,△Z为壅水高度(m);为桥下平均流速(m/s);为断面平均流速(m/s);77为系数,与水流进人桥孔的阻力有关.(4)Henderson公式.该公式是美