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1、附录A(资料性附录)分析计算方法A.1水文分析计算A.1.1水文分析计算的内容主要包括设计洪水(洪峰流量、洪量、洪水过程线)、设计涝水、水位泥沙等,可根据需要选取。A.1.2建设项目所在河段的防洪标准、控制站(点)设计洪水位和设计蓄滞洪水位等,可引用或插值计算经审批的流域防洪规划的相关成果。A.1.3设计洪(涝)水分析计算应充分利用己有的实测暴雨、洪水资料和历史暴雨、洪水调查资料,所依据的暴雨、洪水资料和流域特征资料应可靠,必要时应进行复核。建设项目所在断面或其上、下游邻近地点具有30年以上实测和插补延长的洪水流量资料,并有历史调查洪水资料时,应采用频率分析方法计算设计洪水;建设项目所在地区具
2、有30年以上实测和插补延长的暴雨资料,并有暴雨与洪水对应关系资料时,可采用频率分析法计算设计暴雨,由设计暴雨推算设计洪水;建设项目所在地区洪水和暴雨资料均短缺时,可利用自然条件相似的邻近地区实测或调查的暴雨、洪水资料,进行地区综合分析,估算设计洪水;也可采用经审批的省(市、区)暴雨洪水查算图表计算设计洪水。A.1.4分析计算采用的洪水系列应具有一致性,当流域修建蓄水、引水、提水和分洪、滞洪、围垦等工程或发生决口、溃坝等情况,影响洪水一致性时,应进行合理性检查和修正。A.1.5当计算断面上游建有较大调蓄作用的水库等工程时,应分别计算调蓄工程以上和调蓄工程至建设项目所在断面区间的设计洪水。设计洪水
3、地区组成可采用典型洪水组成法或同频率组成法,对拟定的设计洪水地区组成和各分区的设计洪水过程线,应进行合理性检查,必要时可适当调整。A.1.6兼受洪、涝、潮影响的河段,应进行洪水、涝水和潮水遭遇分析,研究遭遇的规律。对洪水、涝水和潮水遭遇分析成果,应通过多种途径进行综合分析,检查其合理性。A.1.7水文分析计算参照SL44、SL278进行。A.2塞水分析计算A.2.1壅水分析计算可选用经验公式计算法、水面曲线计算法。山区河道(河床坡度超过1%)建议采用经验公式,其它建议采用水面曲线法。A.2.2壅水影响范围较大或影响较严重的,宜采用数学模型计算或物理模型试验的方法确定。A.2.3桥梁等阻水建筑物
4、壅水高度及壅水曲线长度的计算,宜参照TB10017和JTGC30按下式计算:Zw=7(v-y)(A.1)式中:Zw桥前最大壅水高度m;系数,应按表A.1的规定取值:,一一断面平均流速,为设计流量被全河过水断面(包括河滩)除得之商,m/s;正W一桥下平均流速,应按表A.2规定求得,m/s;表A.1系数河流特征河滩路堤阻挡的流量和设计流量的比值(%)11河滩很小的山区河流100.05河滩较小的半山区河流ll300.07有中等河滩的平原河流31-500.10河滩较大的低洼区河流500.15表A.2桥下平均流速土质士的名称颗粒直径(mm)Vjw松软淤泥、细粒沙、中粒沙、松软的淤泥质沙黏土1及以下VAL
5、VP中等土沙砾、小卵石、圆砾、中等密实的沙黏土和黏士等1252PVM=VPXP+1密实大卵石、漂石、密实的黏土等25以上Vw=PV1.注1:逐年淤积上涨的河流,或水流中含沙量大、洪峰涨落迅速、历时短促、桥下不易造成般冲刷的河流,均应比照密实土办理。注2:%为设计流速m/s,为通过设计流量时河槽(包括边滩)的天然平均流速:P为冲刷系数按式A.2计算yP=(A.2)4式中:_3*-一桥下实际过水断面面积,m2;3一桥下设计过水断面面积疗,按公式A.3计算。Qpx=(A.3)VpCOSa式中:Qr设计流量,mas;a水流方向与桥梁轴线之法线间的交角,。壅水曲线长度可按近似公式A.4估算:式中:Z1一
6、一壅水曲线全长;Id河段天然水面坡度。A.2.4采用数学模型进行壅水计算时,宜根据实际情况,在满足工程实际需要前提下,选用一维或二维数学模型,数学模型推荐软件有黄河数学模拟系统(YRNMS)、珠江水利科学研究院的洪水风险模拟分析软件(HydrOMPM-FIoodRis),长江委的大湖演算程序、中国水利水电科学院的洪水系列分析软件、HEC-RS.Mike系列、FLo-2D、TABSRMA2系列、XPSWMM2DXPSTORM2D、InfoWorksRS、delf3D等。A.2.5采用物理模型进行壅水试验研究时,应根据研究河段的水流特性及模型应遵守的相似准则与边界条件,合理确定模型范围、几何比尺、
7、水流运动比尺等。A.3冲刷与淤积分析计算A.3.1冲刷和淤积宜采用经验公式和数学模型分析计算,对重要设施和受冲刷淤积影响较大的基础设施,应进行物理模型试验。A.3.2建设项目影响行洪通道水流局部变化时,可对照允许不冲不淤流速,初步分析受冲刷或淤积的影响范围和程度;河床不冲不淤流速的计算应结合河床土质及水流挟沙特性,参照相关水力计算分析确定。A.3.3河道冲刷深度是河道演变冲刷、一般冲刷和局部冲刷的叠加,应分析确定最大冲刷深度和冲刷线高程。A.3.4水流平行岸坡、斜冲护岸及丁坝产生的冲刷深度计算,应参照GB50707及GB50286按下面方法计算:a)河道水流平行岸坡产生的冲刷深度可按式A.5进
8、行计算:/Vh-h1(A.5)yvHj_式中:hn局部冲刷深度,m;hp冲刷处的水深,m;Vn河床允许的不冲流速,m/s;%一项目建成后计算水位时的主河槽平均流速,m/s;n一一与防护岸坡在平面上的形状有关,一般取1/4Ob)河道水流斜冲防护岸坡产生的冲刷深度按式A.6计算:23/g?V2ho=/-30J(A.6)PTlWg式中:hp一一从河底算起的局部冲刷,叱水流流向与岸坡夹角,;m一一防护建筑物迎水面边坡系数;d坡脚处土壤计算粒径,m,对非粘性土取大于15%(按重量计)的筛孔直径,对粘性土按表A.3取当量粒径值;Vj水流的局部冲刷流速,m/s;土性质空隙比空隙体积/土壤体积干容重(kNm3
9、)粘性土当量粒径(cm)粘土及重粘壤轻粘壤土黄土不密实的0.9L211.7610.50.5中等密实的0.6-0.911.7615.68422密实的0.30.615.6819.60883很密实的0.20.319.6021.0710106表A.3粘性上的当量粒径值%的计算应符合以下规定:滩地河床,Vj按式A.7计算:(A.7)Vj=0也iBH+0式中:B1河滩宽度,从河槽边缘至坡脚距离(m);通过河滩部分的设计流量(117s);H1河滩水深(m);一一水流流速分配不均匀系数,与有关,具体见表A.4。Q1520304050607080901.01.21.51.72.02.22.52.73.00505
10、05050水流流速不均匀系数表A.4一无滩地河床,V,按式(A.8)计算:(A.8)式中:Q一一设计流量(113s);原河道过水断面面积(mb;WP河道缩窄部分的断面面积()。C)丁坝冲刷深度计算应符合以下规定:丁坝冲刷深度计算公式应根据水流条件、边界条件并应用观测资料验证分析选择。非淹没丁坝冲刷深度可按式(A.9)式(A.11)计算:=27KlK-30J(A.9)-5.1IZKl=eh(A.10)(A. 11)K2=e-0-2m式中:AH冲刷深度,m:p一一丁坝前水流的行近流速,m/s;K1-一与丁坝在水流法线上投影长度有关的系数;心与丁坝边坡坡率m有关的系数;。一一水流轴线与丁坝轴线的交角
11、,当丁坝上挑90时,应取吆万=1;d河床沙粒粒径,m。非淹没丁坝所在河流河床质粒径较细时可按.12计算:hB =O +2.8v2y + m2Sina(A. 12)式中:hn局部冲刷深度11b从水面算起;V-行近水流流速,m/s;ho行近水流水深,IBoA.3.5桥梁(或渡槽等)下的一般冲刷及局部冲刷计算,应根据河床的土性,参照TBIoOl7和JTGC30计算如下:a)非粘性土河床的桥下一般冲刷按以下公式计算:一河槽部分:Qe =CC而Q& CC瓜+EQCt瓜1(A.13)0.15气就(A,式中:hp桥下一般冲刷后的最大水深,m;B一一桥下河槽部分最大水深,m;兀桥下河槽部分平均水深,m;B(一
12、一桥下河槽部分桥孔过水净宽,m,当桥下河槽扩宽至全桥时,即为全桥桥孔过水净宽;Qf一一桥下河槽部分通过的设计流量,m3s,当桥下河槽能扩宽至全桥时,Qe=Qf-(Sit流量);当桥下河槽不能扩宽至全桥时,可按式A.14计算:3,-桥下河槽部分过水断面积,m2;Q桥下河槽部分谢才流速系数;3,-桥下河滩部分过水断面积,m2;G一一桥下河滩部分谢才流速系数;友一一桥下河滩部分平均水深,m:E与汛期含沙量有关的系数,可按表A.5的规定取值;表A.5E系数含沙量(kgm)10E0.460.660.86注:表中含沙量是从历年汛期6、7、8、9月中,选出的年最大月平均值的算术平均值。A单宽流量集中系数,按
13、公式(A.15)计算;Bh下造床流量时的河宽和平均水深,对于河槽宽浅的游荡河段、变迁河段,当当值过大和平滩水位不易决定时,可采用垛450,即AWL8;H3河槽土平均粒径,mm。一一河滩及人工渠道部分:Q1=一答7产QPcCeyhc+工gCtyht式中:桥下河滩部分通过的设计流量,d/s,可按公式(A.17)计算:,一一桥下河滩最大水深(m);Kn河滩水深Im时非粘性土不冲刷流速(m/s);4桥下河滩部分桥孔过水净宽(m);4河滩流量非均匀分配系数,At=I.0l.15。b)粘性土河床的桥下一般冲刷按以下公式计算:河槽部分:式中:A单宽流量集中系数,A=L0L2;冲刷范围内粘性土样的液性指数,L.的范围为0.161.19。一一河滩部分6式中符号意义同前。C)非粘性土河床桥墩(或渡槽支墩等)下局部冲刷可按公式(A.3.5-7和A.3.5-8)计算。当vvhb=KKBr(y-Vhh = KKBr(A.20)当vvV0 = 0.024332Z + X jjz,u T 0.72n =0,8r +0.15(A. 23)W=O.462v0I(A.24)式中:hb一一桥墩局部冲刷坑深度(m);Bl桥墩计算宽度(m);般冲刷后墩前行近流速(m/s);一一河床泥沙起动流速(m/s),采用公式(A.22)计算;Z河床土平均粒径(mm);公墩形系数;K7一河床