漠河县老槽河近期治理工程堤防超高设计

2012-03-20李岩鹏

黑龙江水利科技 2012年4期

关键词：土坝堤顶设计规范

李岩鹏，石浩

(1.齐齐哈尔市水利勘测设计研究院，黑龙江齐齐哈尔161006;2.齐齐哈尔市河道管理处，黑龙江齐齐哈尔161006)

1 基本资料

参见本刊P112文。

2 工程建设的必要性

参见本刊P112文。

3 提防超高设计

堤顶超高是风浪爬高、风壅水面高度和安全加高之和。

3.1 基本资料

漠河县老槽河左、右堤土坝工程等级为Ⅲ等，土坝设计按国标《堤防工程设计规范》GB50286－98进行计算。土坝基本为南北走向，计算风向采用南东南风、北东北、东东南风、东风、东北风。设计风速采用距江水面10 m高处多年平均最大风速的1.5倍，。见表1。

表1 风速、风向统计表 m/s

3.2 计算公式

漠河县老槽河左、右堤土坝工程等级为Ⅲ等，按国标《堤防工程设计规范》GB50286－98进行计算。

3.2.1 波浪要素计算

波浪要素可按下列公式:

式中:H为平均波高，m;T为平均波周期，s;V为计算风速，m/s;F为风区长度，m;d为水域平均水深，m;tmin为风浪达到稳定状态的最小风时，s;g为重力加速度，取9.81m/s2。

不规则波的波周期可采用平均波周期，按平均波周期计算波长L按以下公式计算:

式中:L为平均波长，m;

3.2.2 风壅水面高度计算

式中:e为计算点的风壅水面高度，m;K为综合摩阻系数，可取K=3.6×10－6;V为设计风速，按计算波浪的风速确定; F为由计算点逆风向量到对岸的距离，m;d为水域的平均水深，m;β为风向与垂直于堤轴线的法线的夹角(度)。

3.2.3 波浪爬高计算

当m=1.5～5.0时，正向来波在单坡上的平均波浪爬高

式中:RP为累积频率为P的波浪爬高，m;K△为斜坡的糙率及渗透系数，根据护面类型按表1确定，取为0.9;KV为经验系数，可根据风速V，m/s，堤前水深d，m、重力加速度g，m/ s2组成的无维量，按表2确定;KP为爬高累积频率换算系数，可按表3确定;m为斜坡坡率，m=ctgα，α为斜坡坡角，度;H为堤前波浪平均波高，m;L为堤前波浪的波长m。

不同累积频率下的波浪爬高Rp可由平均波高与坝迎水面前水深的比值和相应的累积频率P(%)按表3规定的系数计算求得。漠河县老槽河堤防为不允许越浪堤防，设计波浪爬高值采用累计频率为2%的爬高值R2%。

当来波波向与坝轴线的法线成β夹角时，波浪爬高等于正向来波计算爬高值乘以折减系数Kβ，Kβ按表3确定。

3.2.4 堤顶高程确定

堤顶在水面静水位以上的超高按下式确定: