桥渡阻水处堤防设计方法改进初探

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

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