女儿河万屯桥上下游段治理工程堤顶高程计算

程 雪

(绥中县大中型水库移民后期扶持工作办公室，辽宁 绥中125200)

1 工程概况

南票区位于葫芦岛市东北部，地理位置E120°33' ～120°52'，N40°12' ～41°12'，距市区60km。共有11个乡镇，135个行政村。女儿河南票区段河长27.3 km，现有堤防365 km，位于乌金塘溢洪道下游，河道左岸，其余河段均无堤防。女儿河河床、漫滩及阶地，地势总体上西高东低，地形相对较为平缓。阶地与漫滩多为缓坡接触，在万屯桥下游为陡坎接触，坎高2 ～3 m，河流处于天然状态，防洪能力非常低下，汛期严重威胁两岸人民的生命财产安全。本次治理段上游起于乌金塘水库坝址下游约4 km处，下游止于万屯桥下游河道转弯处。综合工程包括万家屯桥上游新建堤防1 530 m;万屯桥下游右岸新建堤防331.5 m;新建丁坝5 座;疏通河道8 800 m。工程建成后，堤防工程防洪标准可以达到10 a一遇，保护两岸耕地10 km2，保护人口1.4 万人，工矿企业12家，商业网点近百户，保护两岸人民的生命财产安全，促进两岸经济发展［1－2］。

2 安全超高计算

堤顶高程按10 a一遇防洪标准设计，按《堤防工程设计规范》，计算出5 级堤防的超高，依下列公式计算:

式中:Y 为堤顶超高，m;R 为设计波浪爬高，m，按《堤防工程设计规范》附录C 计算;e 为雍水高度，m;A 为安全加高，5 级堤防不允许越浪取0.5 m。

3 堤顶高程确定

3.1 风区基本情况

1)女儿河治理段河道走向大致为由西向东，平均河宽按130m 计算;夏季风向多为西南风，根据以上条件在平面图上量得风区长度F =240 m。新沙河治理段平均河宽按45 m 计算;风区长度F =45 m［3－4］。风区平面图见图1。

图1 风区平面图

2)女儿河水域的平均水深取3.5 m;新沙河水域的平均水深取2.35 m。

3.2 波浪要素确定

3.2.1 平均波高H

按下式计算:

式中:H 为平均波高，m;V 为计算风速，V大=17.8 m/s，V=1.5V大=26.7m/s;g 为重力加速度，取值g=9.81 m/s2;F 为风区长度，m，取值F=240m 和F=45m;d 为水域的平均水深，m，取值d =3.4m 和d =2.35m;通过计算得出女儿河H =0.218(m);新沙河H = 0.09 m［5］。

3.2.2 平均波周期T按下式计算:

经计算得:女儿河T = 2.072 s;新沙河 T=1.2 s。

3.2.3 风浪达到稳定状态的最小风时tmin

按下式计算:

经计算得:tmin=178.44 s

3.3 波浪爬高计算

设计砂堤堤顶高程为设计水位，安全加高部分采用浆砌石防浪直墙，因此斜坡坡率m =0，当m≤1.25 时，波浪爬高可按下式计算:

式中:Rp 为累积频率为P 的波浪爬高，m;R0为无风情况下，光滑不透水护面(K△=1)、H =1m 时的爬高值，m，可按表C.3.1－4 确定。当m =0 时，R0=1.24;K△为斜坡的糙率及渗透性系数，选K△=0.8;Kv 为经验系数。根据无维量V/(gd)0.5，按表C.3.1－2 查得Kv =1.28;Kp 为爬高累积频率换算系数。对不允许越浪的堤防，爬高累积频率取2%，查表C.3.1－3 得Kp =2.07;m 为斜坡坡率，m = ctgα，α为斜坡坡角(度)，m=3;H 为堤前波浪的平均波高，m，H =0.218m;则波浪爬高Rp=0.57m［6］。

当来波波向与堤轴线的法线成β 角时，波浪爬高应乘以系数Kβ。由上图可见β =55°，查表C.3.3得Kβ=0.79。

因此，女儿河实际波浪爬高Rp = 0.57 × 0.79=0.45m。

3.4 风雍水面高度计算

风雍水面高度在有限风区的情况下，可按下式计算:

经计算e 值很小，故忽略不计。

因此，女儿河安全超高值Y =0.95 m。

堤顶高程详见表1。

表1 女儿河万屯桥上下游段治理工程堤顶高程计算表

4 结 语

通过对女儿河万屯大桥上、下游综合治理工程的堤顶的超高分析与堤顶高程的确定计算，得出了女儿河安全超高值Y =0.95 m，最终计算出了不同水位值时的堤顶高程。为工程的实施提供了数据依据。

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