浅谈防洪影响评价中河道冲刷深度计算
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
理 论 讨
浅 谈 防洪 影 响评价 中河道 冲 刷 深度 计 算
张 丰 良 王新 涛
（ １ ． 新 疆水 利 水 电勘 测 设 计研 究 院 ， 乌鲁木齐８ ３ ０ ０ ０ ０； ２． 新疆 防汛 抗 旱指 挥 部 办公 室 ， 乌 鲁木 齐 ８ ３ ０ ０ ０ ０）
摘 要 ： 通过 对 管道 穿越 河 道 防洪 评价 工程 的设计 发 现 ， 防 洪堤 基础 处理 最重要 的依 据 即 为 中刷 深度 ， 影 响 防洪堤
张 瑞瑾 教 授 从 泥 沙 以滚 动 方 式 出发 列 出力 的 平衡 方 程 ，
最 后导 出张 瑞瑾 起 动 流速 公 式 ：
（
（ １ ７ ． ６
ｄ ＋ ０ ． ０ ０ ０ ０ ０ ０ ６ ０ ５
） ¨ 。（ ４ ）
起动 流 速 是泥 沙 运 动 的 重 要水 力 特 性 。 对 于 河 床 表
分析 。 关键 词 ： 起动 流速 ； 泥 沙粒径 ； 冲 刷 深 度
中 图法 分 类 号 ： Ｔ Ｖ１ ４
文 献标 识 码 ： Ｂ
文 章编 号 ： １ ６ ７ ３ — ９ ２ ６ ４（ ２ ０ １ ３） ０ ５ — ４ ６ — ０ ３
防洪 工 程 进 行 冲 刷 深 度 的 计 算 和 分 析 可 为 堤 岸 防
面上的某种泥沙颗粒 ， 其 起 动 流 速 是一 定 的 ； 当 水 流 的 速度小于起动流速时 ， 泥沙静止不动 ； 当 水 流 的 速 度 增 式 中 ：Ｈ 为 水 深 ； ｄ为 粒 径 。 张瑞 瑾 起 动 流 速 公 式 不 仅
适 用于 黏 结 性 细颗 粒 泥 沙 ， 而 且适 用 于 无黏 性 粗 颗 粒泥
ｎ Ｌ
滚动 ， 因此 ， 为安 全考虑 ， 计 算 粒 径 取 各 层 地 质 粒 径 资 料 成 果 中的较 小值 。 最 大 冲 刷 深 度 计 算 中 起 动 流 速 公 式 采 用散 粒 体 无 黏性 颗 粒 泥 沙 的统 一起 动 流 速 公式 。
（ １ ） 沙莫 夫 起 动 流 速 公 式 。 无黏 性 粗 粒 泥 沙 的 起 动
沙， 是 一个 通 用 的 公 式 。
大 到起 动 流 速 时 ， 泥 沙颗 粒 开 始 由静 止 状 态变 为 运 动状
态； 因此 ， 起动流速 是泥沙颗粒 开始运动 的起点 ， 亦 是
（ ３ ） 沙 玉 清起 动 流速 公式 ：
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ６ —２ ０
沙 起动 的情 况 ） ：
＝ 式中： 日 为ｖ 水 ｃ深 ６ ｄ
；
式中： Ｑ … Ｂ 分别 为主槽 通 过的流量 和主槽 水 面宽 ； ｈ 为主 槽 内最大 水 深 ； ｈ 为 主 槽 平 均水 深 。 （ ２ ） 确 定 主 槽 内床 沙 起动 流 速 。 河 床 表 面 的 泥 沙 颗
冲刷 深 度 计算 有 多种 计 算 公 式 ， 其 最终 计 算 结果 相 差较 大 ， 究竞 选 用哪 一 个 结果 合 理 ， 通 过 对《 新 疆独 山子一 乌 鲁
木 齐一 鄯 善 原 油 管道 工程 ９ 条 河 流 穿越段 防洪 影响 评价 报 告》中的 ９条 河道 所选 取 的 断面进 行 分析 计 算 ， 按 多种 方 法计 算 的成 果 来 分析 确定 各 河道 所在 断面 的最 大 冲刷 深度 值 ， 并 对 计算 有较 大影 响的起 动 流速 及 泥 沙粒 径进 行 了
择上 ， 根 据 新 疆 工程 踏 勘 实 践 ， 新 疆 河 流 中上 游 为 冲 刷
性河床 ， 河床 下 面地 层 主 要 由 圆砾 、 卵石 、 砂粒 组 成 ， 在
这种地质条件 下 ， 河 底 最 易 起动 被 冲 刷 的 是细 砂 ， 河 道
冲刷形态为坑 式 ， 即 细 砂 被 冲 之 后 圆砾 、 卵石被推移 、
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Ｈ
ｆ） ３
ｄ 为粒 径 。
（ ２ ） 张瑞瑾起动流速公 式。 武 汉 大 学 水 利 电力 学 院
粒 由静 止 状 态 进 入 运 动 状 态 的 临界 水 流条 件 称 为 泥 沙
的 起 动 条件 ； 临界 水 流 条 件 可 用 垂 线平 均 流 速 表 示 ， 称 为起 动 流 速 。
１ 影 响 河 道 最 大 冲 刷 深 度 计 算 应 考 虑 的 因素
计 算 各 河 道 在 发 生 设 计 洪 水 时可 能 产 生 的 最 大 冲
刷深度 ， 根 据 河道 状 况 、 地 质 资 料 及 设 计 水位 和 设 计 流 量， 按相关公式分别计算河道的最大冲刷深度。 最 大 冲 刷 深 度 往 往 发生 在 河道 主 槽 中 ， 当上游来清水时 ， 主槽 内流 速 大 于 床 沙 起 动 流 速 ， 河床发生冲刷 ， 主 槽 流 速 小 于 起 动 流速 时 ， 冲 刷 才 会停 止 。 （ １ ） 确 定 主 槽 内最 大 单 宽 流 量 。 根 据 武 汉 水 利 电力 学 院编写 的《 河床 演变及整治 》 中 的计 算 方 法 ， 先 推 算 出主 槽 内最大 单 宽 流量 ：
流速 ：
．
－ ｌ ＿ １ ４ ４ ￣ ｇ ｄ 罕（ 等 ）
（ ２ ）
对 于河 流里 的 天 然 沙 ，
： １ ． ６ ５， ｇ＝ ９ ． ８ ｍ／ ｓ ， 代
ｑ … ： 鲁（ Ｉ Ｊ ）
。 －
（ １ ）
入式（ ２ ） 得 到沙莫 夫起动流速公式 （ 对 床 面 上 有 大 量 泥
护稳 定 ， 防冲备石 ， 防汛抢 险提供基本依 据 。 目前 国 内 外 提 出的 计算 堤 岸 防护 工 程 冲 刷深 度 公 式 很 多 ， 各有 侧 重， 各 公 式 计 算 的 差值 也 较 大 ， 需 结 合 工 程 的具 体 情 况
采用 。
河 床 被 冲刷 的必 要条 件 。 起 动 流 速 计 算 首先 要 选 定 泥 沙粒 径 ， 在 泥 沙 粒 径 选
浅 谈 防洪 影 响评价 中河道 冲 刷 深度 计 算
张 丰 良 王新 涛
（ １ ． 新 疆水 利 水 电勘 测 设 计研 究 院 ， 乌鲁木齐８ ３ ０ ０ ０ ０； ２． 新疆 防汛 抗 旱指 挥 部 办公 室 ， 乌 鲁木 齐 ８ ３ ０ ０ ０ ０）
摘 要 ： 通过 对 管道 穿越 河 道 防洪 评价 工程 的设计 发 现 ， 防 洪堤 基础 处理 最重要 的依 据 即 为 中刷 深度 ， 影 响 防洪堤
张 瑞瑾 教 授 从 泥 沙 以滚 动 方 式 出发 列 出力 的 平衡 方 程 ，
最 后导 出张 瑞瑾 起 动 流速 公 式 ：
（
（ １ ７ ． ６
ｄ ＋ ０ ． ０ ０ ０ ０ ０ ０ ６ ０ ５
） ¨ 。（ ４ ）
起动 流 速 是泥 沙 运 动 的 重 要水 力 特 性 。 对 于 河 床 表
分析 。 关键 词 ： 起动 流速 ； 泥 沙粒径 ； 冲 刷 深 度
中 图法 分 类 号 ： Ｔ Ｖ１ ４
文 献标 识 码 ： Ｂ
文 章编 号 ： １ ６ ７ ３ — ９ ２ ６ ４（ ２ ０ １ ３） ０ ５ — ４ ６ — ０ ３
防洪 工 程 进 行 冲 刷 深 度 的 计 算 和 分 析 可 为 堤 岸 防
面上的某种泥沙颗粒 ， 其 起 动 流 速 是一 定 的 ； 当 水 流 的 速度小于起动流速时 ， 泥沙静止不动 ； 当 水 流 的 速 度 增 式 中 ：Ｈ 为 水 深 ； ｄ为 粒 径 。 张瑞 瑾 起 动 流 速 公 式 不 仅
适 用于 黏 结 性 细颗 粒 泥 沙 ， 而 且适 用 于 无黏 性 粗 颗 粒泥
ｎ Ｌ
滚动 ， 因此 ， 为安 全考虑 ， 计 算 粒 径 取 各 层 地 质 粒 径 资 料 成 果 中的较 小值 。 最 大 冲 刷 深 度 计 算 中 起 动 流 速 公 式 采 用散 粒 体 无 黏性 颗 粒 泥 沙 的统 一起 动 流 速 公式 。
（ １ ） 沙莫 夫 起 动 流 速 公 式 。 无黏 性 粗 粒 泥 沙 的 起 动
沙， 是 一个 通 用 的 公 式 。
大 到起 动 流 速 时 ， 泥 沙颗 粒 开 始 由静 止 状 态变 为 运 动状
态； 因此 ， 起动流速 是泥沙颗粒 开始运动 的起点 ， 亦 是
（ ３ ） 沙 玉 清起 动 流速 公式 ：
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ６ —２ ０
沙 起动 的情 况 ） ：
＝ 式中： 日 为ｖ 水 ｃ深 ６ ｄ
；
式中： Ｑ … Ｂ 分别 为主槽 通 过的流量 和主槽 水 面宽 ； ｈ 为主 槽 内最大 水 深 ； ｈ 为 主 槽 平 均水 深 。 （ ２ ） 确 定 主 槽 内床 沙 起动 流 速 。 河 床 表 面 的 泥 沙 颗
冲刷 深 度 计算 有 多种 计 算 公 式 ， 其 最终 计 算 结果 相 差较 大 ， 究竞 选 用哪 一 个 结果 合 理 ， 通 过 对《 新 疆独 山子一 乌 鲁
木 齐一 鄯 善 原 油 管道 工程 ９ 条 河 流 穿越段 防洪 影响 评价 报 告》中的 ９条 河道 所选 取 的 断面进 行 分析 计 算 ， 按 多种 方 法计 算 的成 果 来 分析 确定 各 河道 所在 断面 的最 大 冲刷 深度 值 ， 并 对 计算 有较 大影 响的起 动 流速 及 泥 沙粒 径进 行 了
择上 ， 根 据 新 疆 工程 踏 勘 实 践 ， 新 疆 河 流 中上 游 为 冲 刷
性河床 ， 河床 下 面地 层 主 要 由 圆砾 、 卵石 、 砂粒 组 成 ， 在
这种地质条件 下 ， 河 底 最 易 起动 被 冲 刷 的 是细 砂 ， 河 道
冲刷形态为坑 式 ， 即 细 砂 被 冲 之 后 圆砾 、 卵石被推移 、
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Ｈ
ｆ） ３
ｄ 为粒 径 。
（ ２ ） 张瑞瑾起动流速公 式。 武 汉 大 学 水 利 电力 学 院
粒 由静 止 状 态 进 入 运 动 状 态 的 临界 水 流条 件 称 为 泥 沙
的 起 动 条件 ； 临界 水 流 条 件 可 用 垂 线平 均 流 速 表 示 ， 称 为起 动 流 速 。
１ 影 响 河 道 最 大 冲 刷 深 度 计 算 应 考 虑 的 因素
计 算 各 河 道 在 发 生 设 计 洪 水 时可 能 产 生 的 最 大 冲
刷深度 ， 根 据 河道 状 况 、 地 质 资 料 及 设 计 水位 和 设 计 流 量， 按相关公式分别计算河道的最大冲刷深度。 最 大 冲 刷 深 度 往 往 发生 在 河道 主 槽 中 ， 当上游来清水时 ， 主槽 内流 速 大 于 床 沙 起 动 流 速 ， 河床发生冲刷 ， 主 槽 流 速 小 于 起 动 流速 时 ， 冲 刷 才 会停 止 。 （ １ ） 确 定 主 槽 内最 大 单 宽 流 量 。 根 据 武 汉 水 利 电力 学 院编写 的《 河床 演变及整治 》 中 的计 算 方 法 ， 先 推 算 出主 槽 内最大 单 宽 流量 ：
流速 ：
．
－ ｌ ＿ １ ４ ４ ￣ ｇ ｄ 罕（ 等 ）
（ ２ ）
对 于河 流里 的 天 然 沙 ，
： １ ． ６ ５， ｇ＝ ９ ． ８ ｍ／ ｓ ， 代
ｑ … ： 鲁（ Ｉ Ｊ ）
。 －
（ １ ）
入式（ ２ ） 得 到沙莫 夫起动流速公式 （ 对 床 面 上 有 大 量 泥
护稳 定 ， 防冲备石 ， 防汛抢 险提供基本依 据 。 目前 国 内 外 提 出的 计算 堤 岸 防护 工 程 冲 刷深 度 公 式 很 多 ， 各有 侧 重， 各 公 式 计 算 的 差值 也 较 大 ， 需 结 合 工 程 的具 体 情 况
采用 。
河 床 被 冲刷 的必 要条 件 。 起 动 流 速 计 算 首先 要 选 定 泥 沙粒 径 ， 在 泥 沙 粒 径 选