漠河縣老槽河近期治理工程堤防超高設計

李巖鵬，石 浩

(1.齊齊哈爾市水利勘測設計研究院，黑龍江齊齊哈爾161006;2.齊齊哈爾市河道管理處，黑龍江齊齊哈爾161006)

1 基本資料

參見本刊P112文。

2 工程建設的必要性

參見本刊P112文。

3 提防超高設計

堤頂超高是風浪爬高、風壅水面高度和安全加高之和。

3.1 基本資料

漠河縣老槽河左、右堤土壩工程等級為Ⅲ等，土壩設計按國標《堤防工程設計規范》GB50286－98進行計算。土壩基本為南北走向，計算風向采用南東南風、北東北、東東南風、東風、東北風。設計風速采用距江水面10 m高處多年平均最大風速的1.5倍，。見表1。

表1 風速、風向統計表 m/s

3.2 計算公式

漠河縣老槽河左、右堤土壩工程等級為Ⅲ等，按國標《堤防工程設計規范》GB50286－98進行計算。

3.2.1 波浪要素計算

波浪要素可按下列公式:

式中:H為平均波高，m;T為平均波周期，s;V為計算風速，m/s;F為風區長度，m;d為水域平均水深，m;tmin為風浪達到穩定狀態的最小風時，s;g為重力加速度，取9.81m/s2。

不規則波的波周期可采用平均波周期，按平均波周期計算波長L按以下公式計算:

式中:L為平均波長，m;

3.2.2 風壅水面高度計算

式中:e為計算點的風壅水面高度，m;K為綜合摩阻系數，可取K=3.6×10－6;V為設計風速，按計算波浪的風速確定; F為由計算點逆風向量到對岸的距離，m;d為水域的平均水深，m;β為風向與垂直于堤軸線的法線的夾角(度)。

3.2.3 波浪爬高計算

當m=1.5～5.0時，正向來波在單坡上的平均波浪爬高

式中:RP為累積頻率為P的波浪爬高，m;K△為斜坡的糙率及滲透系數，根據護面類型按表1確定，取為0.9;KV為經驗系數，可根據風速V，m/s，堤前水深d，m、重力加速度g，m/ s2組成的無維量，按表2確定;KP為爬高累積頻率換算系數，可按表3確定;m為斜坡坡率，m=ctgα，α為斜坡坡角，度;H為堤前波浪平均波高，m;L為堤前波浪的波長m。

不同累積頻率下的波浪爬高Rp可由平均波高與壩迎水面前水深的比值和相應的累積頻率P(%)按表3規定的系數計算求得。漠河縣老槽河堤防為不允許越浪堤防，設計波浪爬高值采用累計頻率為2%的爬高值R2%。

當來波波向與壩軸線的法線成β夾角時，波浪爬高等于正向來波計算爬高值乘以折減系數Kβ，Kβ按表3確定。

3.2.4 堤頂高程確定

堤頂在水面靜水位以上的超高按下式確定:

式中:y為壩頂超高，m;Rp為最大波浪在壩坡上爬高，m;e最大風壅水面高度，m;A為安全加高，設計情況為0.7 m。

4 計算結果

根據以上公式，壩頂超高計算結果見表2。

根據有關規定，結合上述計算成果，漠河縣老槽河左、右堤計算堤頂超高統一取1.5 m。

5 設計堤頂高程

堤頂高程按設計洪水位加堤頂超高計算，計算成果見表3。老槽河左堤首端與大林河堤防末端相連，大林河堤防末端高程為435.30 m，則老槽河左堤首端樁號0+000處堤頂設計高程為435.30 m。

［1］水利部水利水電規劃設計總院.GB50286—96堤防工程設計規范［S］.北京:中國水利水電出版社，1998.

［2］江蘇省水利勘測設計研究院.SL265—2001水閘設計規范［S］.北京:中國水利水電出版社，2001.

［3］齊齊哈爾市水利勘測設計研究院.漠河縣老槽河近期治理工程初步設計報告［R］.齊齊哈爾:齊齊哈爾市水利勘測設計研究院，2011.

表2 老槽河堤頂超高計算成果表

表3 老槽河堤頂高程成果表