關于堤防工程基礎沖刷計算問題的探討

高興福++康廣鵬++崔祥國

摘 要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的環(huán)境形勢越來越嚴峻，對水利工程防洪減災能力的要求越來越高。所以我國的堤防工程建設必須要科學、嚴謹，其中堤防工程的基礎沖刷計算在工程建設中有著重要的作用。進行沖刷計算時一定要注意堤頂超高、水面線推算、堤身及護坡的穩(wěn)定等因素，把握好他們之間的比例與關系，確保堤防建設的安全牢固。本文主要討論堤防工程基礎沖刷計算的相關問題。

關鍵詞：堤防工程 基礎沖刷 計算

中圖分類號：TV872 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）-0119-01

在水利工程建設中，工程建筑基礎埋設深度直接影響著工程安全的成敗，科學、合理的進行沖刷深度計算是堤防工程設計的重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的堤防工程沖刷計算沒有的固定的計算公式，而河床的沖刷計算受沖刷影響因素比較大，準確計算的難度也比較大。必須提出一種合理、固定、相對準確的沖刷公式，來滿足實際工程設計需求的堤身高度和安全埋深。

1 堤防工程基礎沖刷計算現(xiàn)狀

目前，在水利工程建設中關于河道治理、沖刷、防洪工造物的建設設計等計算公式很多，由于不同地段、不同河流差異性比較大，所以在計算公式上也各有不同。沖涮計算公式一般都是根據(jù)特定河段、特定邊界條件建立的，所以應用起來局限性比較大。如果某一河段，河段特性千差萬別，就很難找到合適的計算公式。所以在世紀的工程設計中，公式的應用不能死搬硬套，要根據(jù)實際情況靈活運用，合理調(diào)整計算參數(shù)，掌握河流實際沖刷的大量數(shù)據(jù)，建立適合本工程的計算公式，確保工程建設的安全。

2 沖刷深計算

在實際工程計算中，堤防基礎工程沖刷計算一般分為水流平行于岸坡和水流斜沖案坡兩種工程狀況。其中水流平行于岸坡的沖刷一般發(fā)生在兩個彎道之間的過渡段，水流斜沖岸坡的沖刷一般發(fā)生在河流彎道的凹岸，這種沖刷一般沖刷情況比較嚴重。

2.1 水流平行于岸坡沖刷深度計算

這種沖刷的計算公式一般是依據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》附錄中的公式進行相關的計算。具體計算公式如下：

hB=hp+[（Vcp/V允）n-1]

這種沖刷公式物理意義比較模糊，量綱標準不一致，有很多的計算錯誤存在，比如公式中各項計算指標物理意義不變，正確的公式應該為：

hB=hp+hp[（Vcp/V允）n-1] （1）

此公式中hB表示工程的局部沖刷深度，生m來表示，從水面開始計算；如果從沖刷外灘面開始算起，則hB=hp+[（Vcp/V允）n-1]；hp表示沖刷出的水深程度，單位用m來表示，以近似設計水位最大深度來代替；Vcp代表河流的平均流速，單位用（m/s）來表示；V允代表河床面上的允許不沖流速（m/s）；N與防護岸坡在平面上的形狀有關，一般取n=l/4。然后根據(jù)工程河段的實際河道橫斷面以及工程區(qū)內(nèi)河道大斷面，進行沖刷深度的計算。

另外，還有一種公式為橋渡“64-1”公式計算：

hp={A（Q/μL）（hmax/h）5/3/E·d1/6}3/5

（2）

這個公式中，hp為直段一般沖刷后的最大水深，單位用m來表示，從水面開始算起；Q為設計流量，單位為（m3/s）；L為河道治理平均寬度，單位也用m來表示；h為河道平均水深，單位為m；d為河床土壤平均粒徑，單位為mm；μ為水流壓縮系，μ=1- 0.375V/L，經(jīng)過計算得μ=0.99；A為河道單寬流量集中系數(shù)，經(jīng)過計算得A=1.41；E為往年汛期月最大平均值參數(shù)，E=0.66。

在水利工程的相關建設中，以上兩種沖刷公式都可以利用，但是在計算中也存在一定的缺陷，公式（1）中的計算結果偏小，故此公式一般比較適合穩(wěn)定河段的大水位、小流速河流，如果運用于淺水、流速大的河流，很存在比較大的誤差；公式（2）對平原、山區(qū)穩(wěn)定、游蕩性河流各種水位、流速的計算都比較適合。依據(jù)此公式計算，確定的堤防基礎工程基礎埋深值與往年實際治理河堤基礎埋深值相差不大。

2.2 水流斜沖岸坡沖刷深計算

水流斜沖岸坡產(chǎn)生的沖刷按照《堤防工程設計規(guī)范》（GB50286一98）附錄D中的公式進行計算，計算公式為：

△hp=[（23tg·α/2Vj2）/]-30d

此公式中，hp為從河底算起的局部沖深，單位用m表示；t為水流流向與岸坡的交角，單位用度來表示；d為坡腳處土壤計算粒徑，單位用cm來表示。對非粘性土，取大于15%（按重量計）的篩孔直徑；Vj為水流的局部沖刷流速。結合堤防基礎工程平面布置圖，經(jīng)過合理的分析，選擇適合的斜沖段河道橫截面。進行水流斜沖防護岸坡產(chǎn)生的沖刷深度計算，沖刷深度計算見表1，本設計局部沖刷深度取1.76 m。

3 基礎埋深復核

在堤防工程基礎沖刷計算中，計算的準確性關系到堤防基礎護腳埋深的選擇，在設計時要根據(jù)堤防的實際情況，盡量滿足最大河床沖刷深度要求。在工程運行過程中進行成果復核，觀察工程建設對對整個河道的河勢是否有影響。針對不同的工程選用不同的計算公式，結合實際需要，才能更加有利于工程設計的順利完成。

4 結語

目前，對于堤防工程基礎沖刷計算，一些文獻或者書籍因為傳抄等原因導致公式錯誤。不準確的現(xiàn)象時有發(fā)生，致使設計人員在工程設計之初就是運用錯誤的公式進行計算，給實際工程建設帶來很大的困難。鑒于此工程建設時要依據(jù)河道的實際情況，認真分析工程各項參數(shù)之間的關系，建立適宜的公式，進行相關計算。另外要加強工程沖刷深度的測量工作，多積累設計經(jīng)驗，為工程建設提供可靠的依據(jù)，使工程更加安全。

參考文獻

[1] 周瑞紅.淺析堤防工程設計中沖刷深度計算公式的應用及實際設計中存在問題[J].甘肅水利水電技術，2012，48（11）：46-48.

[2] 關向瓊，方艷.堤防工程沖刷深度的計算探討[J].中國工程咨詢，2012（4）：50-52.

[3] 張元明.堤防設計中堤身及沖刷計算探討[J].甘肅水利水電技術，2013（7）：156-158.

[4] 馬海彥.堤防工程基礎沖刷深度計算問題[J].中國水利，2012（12）：62-64.endprint

摘 要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的環(huán)境形勢越來越嚴峻，對水利工程防洪減災能力的要求越來越高。所以我國的堤防工程建設必須要科學、嚴謹，其中堤防工程的基礎沖刷計算在工程建設中有著重要的作用。進行沖刷計算時一定要注意堤頂超高、水面線推算、堤身及護坡的穩(wěn)定等因素，把握好他們之間的比例與關系，確保堤防建設的安全牢固。本文主要討論堤防工程基礎沖刷計算的相關問題。

關鍵詞：堤防工程 基礎沖刷 計算

中圖分類號：TV872 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）-0119-01

在水利工程建設中，工程建筑基礎埋設深度直接影響著工程安全的成敗，科學、合理的進行沖刷深度計算是堤防工程設計的重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的堤防工程沖刷計算沒有的固定的計算公式，而河床的沖刷計算受沖刷影響因素比較大，準確計算的難度也比較大。必須提出一種合理、固定、相對準確的沖刷公式，來滿足實際工程設計需求的堤身高度和安全埋深。

1 堤防工程基礎沖刷計算現(xiàn)狀

目前，在水利工程建設中關于河道治理、沖刷、防洪工造物的建設設計等計算公式很多，由于不同地段、不同河流差異性比較大，所以在計算公式上也各有不同。沖涮計算公式一般都是根據(jù)特定河段、特定邊界條件建立的，所以應用起來局限性比較大。如果某一河段，河段特性千差萬別，就很難找到合適的計算公式。所以在世紀的工程設計中，公式的應用不能死搬硬套，要根據(jù)實際情況靈活運用，合理調(diào)整計算參數(shù)，掌握河流實際沖刷的大量數(shù)據(jù)，建立適合本工程的計算公式，確保工程建設的安全。

2 沖刷深計算

在實際工程計算中，堤防基礎工程沖刷計算一般分為水流平行于岸坡和水流斜沖案坡兩種工程狀況。其中水流平行于岸坡的沖刷一般發(fā)生在兩個彎道之間的過渡段，水流斜沖岸坡的沖刷一般發(fā)生在河流彎道的凹岸，這種沖刷一般沖刷情況比較嚴重。

2.1 水流平行于岸坡沖刷深度計算

這種沖刷的計算公式一般是依據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》附錄中的公式進行相關的計算。具體計算公式如下：

hB=hp+[（Vcp/V允）n-1]

這種沖刷公式物理意義比較模糊，量綱標準不一致，有很多的計算錯誤存在，比如公式中各項計算指標物理意義不變，正確的公式應該為：

hB=hp+hp[（Vcp/V允）n-1] （1）

此公式中hB表示工程的局部沖刷深度，生m來表示，從水面開始計算；如果從沖刷外灘面開始算起，則hB=hp+[（Vcp/V允）n-1]；hp表示沖刷出的水深程度，單位用m來表示，以近似設計水位最大深度來代替；Vcp代表河流的平均流速，單位用（m/s）來表示；V允代表河床面上的允許不沖流速（m/s）；N與防護岸坡在平面上的形狀有關，一般取n=l/4。然后根據(jù)工程河段的實際河道橫斷面以及工程區(qū)內(nèi)河道大斷面，進行沖刷深度的計算。

另外，還有一種公式為橋渡“64-1”公式計算：

hp={A（Q/μL）（hmax/h）5/3/E·d1/6}3/5

（2）

這個公式中，hp為直段一般沖刷后的最大水深，單位用m來表示，從水面開始算起；Q為設計流量，單位為（m3/s）；L為河道治理平均寬度，單位也用m來表示；h為河道平均水深，單位為m；d為河床土壤平均粒徑，單位為mm；μ為水流壓縮系，μ=1- 0.375V/L，經(jīng)過計算得μ=0.99；A為河道單寬流量集中系數(shù)，經(jīng)過計算得A=1.41；E為往年汛期月最大平均值參數(shù)，E=0.66。

在水利工程的相關建設中，以上兩種沖刷公式都可以利用，但是在計算中也存在一定的缺陷，公式（1）中的計算結果偏小，故此公式一般比較適合穩(wěn)定河段的大水位、小流速河流，如果運用于淺水、流速大的河流，很存在比較大的誤差；公式（2）對平原、山區(qū)穩(wěn)定、游蕩性河流各種水位、流速的計算都比較適合。依據(jù)此公式計算，確定的堤防基礎工程基礎埋深值與往年實際治理河堤基礎埋深值相差不大。

2.2 水流斜沖岸坡沖刷深計算

水流斜沖岸坡產(chǎn)生的沖刷按照《堤防工程設計規(guī)范》（GB50286一98）附錄D中的公式進行計算，計算公式為：

△hp=[（23tg·α/2Vj2）/]-30d

此公式中，hp為從河底算起的局部沖深，單位用m表示；t為水流流向與岸坡的交角，單位用度來表示；d為坡腳處土壤計算粒徑，單位用cm來表示。對非粘性土，取大于15%（按重量計）的篩孔直徑；Vj為水流的局部沖刷流速。結合堤防基礎工程平面布置圖，經(jīng)過合理的分析，選擇適合的斜沖段河道橫截面。進行水流斜沖防護岸坡產(chǎn)生的沖刷深度計算，沖刷深度計算見表1，本設計局部沖刷深度取1.76 m。

3 基礎埋深復核

在堤防工程基礎沖刷計算中，計算的準確性關系到堤防基礎護腳埋深的選擇，在設計時要根據(jù)堤防的實際情況，盡量滿足最大河床沖刷深度要求。在工程運行過程中進行成果復核，觀察工程建設對對整個河道的河勢是否有影響。針對不同的工程選用不同的計算公式，結合實際需要，才能更加有利于工程設計的順利完成。

4 結語

目前，對于堤防工程基礎沖刷計算，一些文獻或者書籍因為傳抄等原因導致公式錯誤。不準確的現(xiàn)象時有發(fā)生，致使設計人員在工程設計之初就是運用錯誤的公式進行計算，給實際工程建設帶來很大的困難。鑒于此工程建設時要依據(jù)河道的實際情況，認真分析工程各項參數(shù)之間的關系，建立適宜的公式，進行相關計算。另外要加強工程沖刷深度的測量工作，多積累設計經(jīng)驗，為工程建設提供可靠的依據(jù)，使工程更加安全。

參考文獻

[1] 周瑞紅.淺析堤防工程設計中沖刷深度計算公式的應用及實際設計中存在問題[J].甘肅水利水電技術，2012，48（11）：46-48.

[2] 關向瓊，方艷.堤防工程沖刷深度的計算探討[J].中國工程咨詢，2012（4）：50-52.

[3] 張元明.堤防設計中堤身及沖刷計算探討[J].甘肅水利水電技術，2013（7）：156-158.

[4] 馬海彥.堤防工程基礎沖刷深度計算問題[J].中國水利，2012（12）：62-64.endprint

摘 要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的環(huán)境形勢越來越嚴峻，對水利工程防洪減災能力的要求越來越高。所以我國的堤防工程建設必須要科學、嚴謹，其中堤防工程的基礎沖刷計算在工程建設中有著重要的作用。進行沖刷計算時一定要注意堤頂超高、水面線推算、堤身及護坡的穩(wěn)定等因素，把握好他們之間的比例與關系，確保堤防建設的安全牢固。本文主要討論堤防工程基礎沖刷計算的相關問題。

關鍵詞：堤防工程 基礎沖刷 計算

中圖分類號：TV872 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）-0119-01

在水利工程建設中，工程建筑基礎埋設深度直接影響著工程安全的成敗，科學、合理的進行沖刷深度計算是堤防工程設計的重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的堤防工程沖刷計算沒有的固定的計算公式，而河床的沖刷計算受沖刷影響因素比較大，準確計算的難度也比較大。必須提出一種合理、固定、相對準確的沖刷公式，來滿足實際工程設計需求的堤身高度和安全埋深。

1 堤防工程基礎沖刷計算現(xiàn)狀

目前，在水利工程建設中關于河道治理、沖刷、防洪工造物的建設設計等計算公式很多，由于不同地段、不同河流差異性比較大，所以在計算公式上也各有不同。沖涮計算公式一般都是根據(jù)特定河段、特定邊界條件建立的，所以應用起來局限性比較大。如果某一河段，河段特性千差萬別，就很難找到合適的計算公式。所以在世紀的工程設計中，公式的應用不能死搬硬套，要根據(jù)實際情況靈活運用，合理調(diào)整計算參數(shù)，掌握河流實際沖刷的大量數(shù)據(jù)，建立適合本工程的計算公式，確保工程建設的安全。

2 沖刷深計算

在實際工程計算中，堤防基礎工程沖刷計算一般分為水流平行于岸坡和水流斜沖案坡兩種工程狀況。其中水流平行于岸坡的沖刷一般發(fā)生在兩個彎道之間的過渡段，水流斜沖岸坡的沖刷一般發(fā)生在河流彎道的凹岸，這種沖刷一般沖刷情況比較嚴重。

2.1 水流平行于岸坡沖刷深度計算

這種沖刷的計算公式一般是依據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》附錄中的公式進行相關的計算。具體計算公式如下：

hB=hp+[（Vcp/V允）n-1]

這種沖刷公式物理意義比較模糊，量綱標準不一致，有很多的計算錯誤存在，比如公式中各項計算指標物理意義不變，正確的公式應該為：

hB=hp+hp[（Vcp/V允）n-1] （1）

此公式中hB表示工程的局部沖刷深度，生m來表示，從水面開始計算；如果從沖刷外灘面開始算起，則hB=hp+[（Vcp/V允）n-1]；hp表示沖刷出的水深程度，單位用m來表示，以近似設計水位最大深度來代替；Vcp代表河流的平均流速，單位用（m/s）來表示；V允代表河床面上的允許不沖流速（m/s）；N與防護岸坡在平面上的形狀有關，一般取n=l/4。然后根據(jù)工程河段的實際河道橫斷面以及工程區(qū)內(nèi)河道大斷面，進行沖刷深度的計算。

另外，還有一種公式為橋渡“64-1”公式計算：

hp={A（Q/μL）（hmax/h）5/3/E·d1/6}3/5

（2）

這個公式中，hp為直段一般沖刷后的最大水深，單位用m來表示，從水面開始算起；Q為設計流量，單位為（m3/s）；L為河道治理平均寬度，單位也用m來表示；h為河道平均水深，單位為m；d為河床土壤平均粒徑，單位為mm；μ為水流壓縮系，μ=1- 0.375V/L，經(jīng)過計算得μ=0.99；A為河道單寬流量集中系數(shù)，經(jīng)過計算得A=1.41；E為往年汛期月最大平均值參數(shù)，E=0.66。

在水利工程的相關建設中，以上兩種沖刷公式都可以利用，但是在計算中也存在一定的缺陷，公式（1）中的計算結果偏小，故此公式一般比較適合穩(wěn)定河段的大水位、小流速河流，如果運用于淺水、流速大的河流，很存在比較大的誤差；公式（2）對平原、山區(qū)穩(wěn)定、游蕩性河流各種水位、流速的計算都比較適合。依據(jù)此公式計算，確定的堤防基礎工程基礎埋深值與往年實際治理河堤基礎埋深值相差不大。

2.2 水流斜沖岸坡沖刷深計算

水流斜沖岸坡產(chǎn)生的沖刷按照《堤防工程設計規(guī)范》（GB50286一98）附錄D中的公式進行計算，計算公式為：

△hp=[（23tg·α/2Vj2）/]-30d

此公式中，hp為從河底算起的局部沖深，單位用m表示；t為水流流向與岸坡的交角，單位用度來表示；d為坡腳處土壤計算粒徑，單位用cm來表示。對非粘性土，取大于15%（按重量計）的篩孔直徑；Vj為水流的局部沖刷流速。結合堤防基礎工程平面布置圖，經(jīng)過合理的分析，選擇適合的斜沖段河道橫截面。進行水流斜沖防護岸坡產(chǎn)生的沖刷深度計算，沖刷深度計算見表1，本設計局部沖刷深度取1.76 m。

3 基礎埋深復核

在堤防工程基礎沖刷計算中，計算的準確性關系到堤防基礎護腳埋深的選擇，在設計時要根據(jù)堤防的實際情況，盡量滿足最大河床沖刷深度要求。在工程運行過程中進行成果復核，觀察工程建設對對整個河道的河勢是否有影響。針對不同的工程選用不同的計算公式，結合實際需要，才能更加有利于工程設計的順利完成。

4 結語

目前，對于堤防工程基礎沖刷計算，一些文獻或者書籍因為傳抄等原因導致公式錯誤。不準確的現(xiàn)象時有發(fā)生，致使設計人員在工程設計之初就是運用錯誤的公式進行計算，給實際工程建設帶來很大的困難。鑒于此工程建設時要依據(jù)河道的實際情況，認真分析工程各項參數(shù)之間的關系，建立適宜的公式，進行相關計算。另外要加強工程沖刷深度的測量工作，多積累設計經(jīng)驗，為工程建設提供可靠的依據(jù)，使工程更加安全。

參考文獻

[1] 周瑞紅.淺析堤防工程設計中沖刷深度計算公式的應用及實際設計中存在問題[J].甘肅水利水電技術，2012，48（11）：46-48.

[2] 關向瓊，方艷.堤防工程沖刷深度的計算探討[J].中國工程咨詢，2012（4）：50-52.

[3] 張元明.堤防設計中堤身及沖刷計算探討[J].甘肅水利水電技術，2013（7）：156-158.

[4] 馬海彥.堤防工程基礎沖刷深度計算問題[J].中國水利，2012（12）：62-64.endprint