河道稳定性计算

知识点： 河道稳定性

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1、纵向稳定系数

按下式计算：Φ_h=d/hJ

式中：

d—床砂平均粒径（m）；

h—平滩水深（m）；

J—纵坡，为7.9‰；

研究表明，Φ_h值越大，水流作用越弱，底沙不易运动，河床越稳定；反之，则Φ_h值越小，水流作用越强，底沙容易运动，河床越不稳定。

2、横向稳定系数计算公式

按下式计算：Φ_b=式中：

Q—造床流量，采用相当于频率为50%的平滩流量作为造床流量；

B—相当于造床流量下平滩河宽（m），为52m；

J—纵坡；

研究表明，Φ_b值越大，河身相对较窄，比降较少，水流平缓归顺，河岸越稳定；Φ_b值越小，河身相对较宽，河岸越不稳定。

3、河道相关系计算公式

用宽深比公式计算，即：ξ=B^0.5/h

式中：

ξ—断面河相系数，可根据同一河流上的模范河段的实际资料确定。

B—相当于造床流量下平滩河宽（m）；

h—平滩水深（m）。

稳定河宽采用阿尔图宁经验公式和河道水流阻力连续方程式两种办法计算。

①阿尔图宁经验公式：

B=A·Q^0.5/J^0.2计算：

式中：B──稳定河段的水面宽度。

A──稳定河道系数，由于工程区河床横向较不稳定。

Q──采用相当于频率为50%的平滩流量作为造床流量m³/s。

②河道水流阻力连续方程式：

B=其中：ζ——断面河相系数；

n——根据河道特征，选取河床综合糙率；

B──稳定河段的水面宽度。

4、洪水水面线计算公式

水面线按下列公式计算：

Z₁+=Z₂++ h_f+h_j

式中：Z₁、Z₂──上、下游断面水位高程（m）；

──两断面水平距离（m）；

Q──设计洪峰流量；

α₁、α₂──上、下断面的动量修正系数；

V₁、V₂──上、下断面的平均水流流速，(m/s)；

h_f ──上、下断面间的沿程水头损失，用公式Q²×计算，=，即将流量模数的平方取算术平均值，

K =。

h_j──上、下断面间的局部水头损失，按下列情况计算：

（1）河槽断面收缩  h_j=0.2×（）

（2）河槽断面扩大  h_j=0.2×（）

5、 弯道段计算公式

h_j=ξ（）

式中：ξ=      R──为水力半径（m）；

     b──为河宽，对梯形断面应为水面宽（m）；

     r──为河弯轴线的弯曲半径（m）；

     L──为河弯轴线的长度（m）；

     C──为谢才系数；

     ξ──断面河相系数。

6、堤顶高程计算公式

堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定，堤顶超高采用下式计算：

Y＝R+e+A

式中：Y——堤顶超高（m）；

     R——设计波浪爬高（m）；

     e——设计风壅水面高度（m）；

     A——安全加高（m）。

7、设计波浪爬高计算公式

设计波浪爬高采用公式R_p= K_β·K_△·K_v·K_p·R₀·计算。

K_△——斜坡糙率渗透性系数，混凝土护面取；

K_β——斜向波折减系数，；

K_v——经验系数；

K_P——P=2%爬高累计频率换算系数；

R₀——无风情况下的爬高值；

8、风浪要素选用莆田试验站公式计算：

其中：——平均波周期，s；

     L——堤前波浪的波长，m；

    ——堤前波浪的平均波高，m；

     V——计算风速，采用历年汛期最大风速平均值的1.5倍；

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