桥渡阻水处堤防设计方法改进初探

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1、一／第11卷第4期黑龙江地质V0I．11N口．4．2000年12月HElLONGJIANGGEOLOGYDec．2O00桥渡阻水处堤防设计方法改进初探杨红崔岩1—一一／霹(哈尔滨市水文水资源勘铡总站)摘要撂捂防洪规划设计工作的经验．结合实际遇到的桥梁或河滩路堤等建筑抽阻水问题，诅为建筑枷阻水引起最太水面壅高值厦相应位王是堤防设计的依据．时洪水壅高值计算和桥墟阻水赴堤防设计方法提出了改进毒见。物位于河床两侧滩地上，占据了一定的河床断面，缩小了天然情况下的行洪断面，使得水流受到压缩而产生水面的壅高。因此，在设计时需要确定阻水建筑物引起的最大水面壅高值及相应位置。以此做为桥渡及堤防设

2、计的依据。我省主要江河中，宽浅式河床占有很大比例，滩地的泄洪流量比河槽的泄洪流量大的多。河床中的阻水建筑物的壅水高度及其影响范围常常涉及到附近城市、乡村、两岸工农业生产的安全问题，是防洪规划设计中重点研究课题。在以往的桥渡阻水计算中，将桥前最大壅水值作为最大壅高值，且位于桥渡上游某一断面处，井以此水位做为桥渡阻水处堤防设计依据。但是从模型试验及天然桥渡阻水实测结果表明，在沿路堤方向存在着水面横比降，其水面呈近似指数曲线型，路堤阻水产生的最大壅高值则位于曲线顶端。据“壅水研究”成果表明，路堤上游侧最大壅高值为：△HMD：△z+(a+Km×M)AS×s(1)△z一桥前最大壅水值；K

3、Ⅱr系数，Km：f(m)，有表可查；a一系数，B=f(E，m)，有表可查；M一流量压缩比，M=Q0M／Q，Q0M一天然情况下桥孔部分通过的流量，Q一设计总流量；LDs一天然水流的比降；E一桥孔位置系数，E=1一QxT／QDT，QXT~1QDT分别为小滩和大滩一侧路堤阻挡的流量，n·一路堤长度，B一泛滥河宽。由上式可见，路堤上游侧最大壅高值较桥前最大壅高值大，一般来说，流量压缩比M与△z／△H值成反比。故以往所确定的桥渡最大壅高值偏小，以此作为该堤防设计依据是偏于不安全的。为此本文依据“壅水研究”的成果，对桥渡阻水处堤防设计方法提出如下改进意见：勰丁■第4期杨红等：桥渡阻水处堤防

4、设计方法改进初探43(1)首先根据实测河床大断面推求天然情况下的水面线，并计算相应有关参数。(2)计算桥前最大壅高值AZ及其所在位置，即桥上游的壅水断面峰断面到桥轴线间距s，桥渡阻水所产生的回水长度Sn。(3)由公式(1)计算路堤上游侧最大壅水值AHMD，路堤上游侧的堤防高程H．为：Hl=1+△HMD+e+AA(2)式中：一桥渡处天然情况下设计水位；e一风壅水面高；△A一安全超高；根据计算的回水长度sD，求得回水末端天然情况下设计水位互o2，该处的堤防高程为：=+e+△A(3)桥渡处至回水末端处的堤防高程以H和H2直线连接确定。值得注意的是，当河槽两侧路堤长度不同时，即左≠左所

5、计算出的△I亦不同。当一恻路堤长度为零时(即一侧有路堤的情况)，该侧桥渡最大壅高值等于桥前最大壅高值。(4)当水流经桥孔后开始扩散，逐渐恢复到天然水流状态，其距离sN由确定：sN=2LD／(1+E)(4)路堤下游侧的滩地水深h为h=KDx×(5)式中：一天然情况下滩地设计流量的平均水深；KDx一系数，KDx=f(E，m)。则路堤下游侧的堤顶高程为：Ib=Hn+h+e+AA(6)式中：I一路堤下游一侧滩地平均高程再由sN求出扩散末端天然情况下设计水位，并求出该处的设计堤顶高程，则水流扩散段高程由与}k直线连接。以上改进方法与以往的计算方式比较有以下优点：(1)对河道内的阻水建筑物

6、壅水计算结果较切实际，改正了以往所计算的壅高值偏低的情况。(2)对河道两侧路堤阻水情况的不同，分别进行了壅水计算，提高了桥渡水面线计算的精度，从而惧全使得河道建筑物阻水处的堤防设计精度有所提高。以上是我们在“平原宽浅河流桥渡壅水的研究”成果基础上，结合工作经验，提出初步见解，供在有关设计时参考。黑龙江地质第11卷DiscussiononImprovingtheDesignMe~odforDykesontheWater——ResistingPierYangHongCuiYah(CentmlObservallc~StatioaofHydg∞bandWaterRe⋯Harbin)Ab

7、stractAccordingtotheexperiencesaboutdesignworkofthefloodcontrolplan，combinedwiththeproblemsaboutwater—risistingbuildingssuchasbridge．floodlandandembankment．itiscor~id-eredthatthehishestvaluesofthebanked—upwaterlevelresultedfromresistingwaterandther