水利计算公式文档

1.河床稳定计算及河相分析1.1.河床稳定计算河床稳定指标可采用横向稳定指标、纵向稳定指标及综合稳定指标3种形数按下式计算:QQ?=ᵄJ0.2?=ᵄᵄ的纵向稳定性。根据黄河水利出版社出版《治河及泥沙工程》中河道ᵅ?=ℎℎᵃℎℎ综合稳定指标是综合考虑河床的纵、横向稳定性。建议采用的公式为0=(0)2*0bh1.2.河床演变分析与河相关系调查工程区河道历史主流及河道变迁，分析工程区河道形态。共分为蜿蜒蜿蜒型河段一般凹岸崩退，凸岸淤长，凹岸深槽和过渡段浅滩在年内发生游荡型河道的河岸及河床抗冲性较差，从长距离来看河道往往呈藕节状，其中窄段水流归顺，有控制河势的作用，宽段则河床宽浅，洲滩密布，汊道交织，水流散乱，主流迁徙不定。河道的平面状态可用“宽、浅、散、乱”四个在水流长期作用下形成的河床，其形态有一定的规律，大量资料表明，表征河床形态的水深、河宽、比降等，与来水来沙条件及河床地质条件之间，有根据俄罗斯国立水文所提出公式，河道横断面河相关系公式为:BH=H式中:B造床流量下的水面宽(m)；H造床流量下的平均水深(m)；2.护岸结构设计2.1.护岸顶高程确定根据《堤防工程设计规范》(GB50286-2013)(以下简称《堤防规范》)ᵄ=ᵄ+ᵅ+ᵃR=KKVKPHLᵅ=cotᵯppe=KV2FF——由计算点逆风向量到对岸的距离(m)；D——水域的平均水深(m)；β——风向与垂直于堤轴线的法线的夹角(°)。2.2.护坡厚度的确定Lt=刀HlrLt——混凝土护面厚度(m)伸缩缝)；对上部为开缝板、下部为闭缝板可取。H——计算波浪高(m)，取H1%。查表并计算得H1%=；rb——混凝土板的重度(kN/m3)，取24kN/m3；L——波长(m)，L平均=；B——沿斜坡方向的护面板长度(m)；循环、抗腐蚀耐久性等综合因通过计算局部冲刷深度来确定具体的防冲护砌范围，除河床基岩出露的河段外，其它河段护岸的护脚局部冲刷深度计算采用《堤防工程设计规范》 hs——局部冲刷深度(m)；H0——冲刷处的水深(m)；Ucp——近岸垂线平均流速(m/s)；Uc——泥沙的启动流速(m/s)；粘性与沙质河床采用张瑞瑾公式计算，卵石河床采用长江科学院公式计算；ᵄᵅ=ᵄᵅ=0.14√长江科学院公式:长江科学院的起动公式计算ᵄᵅᵄᵅ=1.08√ᵅᵅ50ᵅᵆᵅ1⁄7d50——河床的中值粒径(m)；H0——行进水流水深(m)；rs，r——分别为泥沙与水的重度(KN/m3)，g为重力加速度(m/s2)，2ᵰᵄ=ᵄᵅᵅ1+ᵰU——行近流速(m/s)；表水流流速不均匀系数表40°50°12°3η根据规定，防洪墙基础砌置深度，应根据地基土质和冲刷计算确定，要求在冲刷线以下~。在季节性冻土地区，还应满足冻结深度的要求。结合工程区抗冲刷及抗冻、地基情况要求及河道河势变迁情况，考虑该河段无明显滩槽、河道渠槽化、主河槽摆动明显等特征，本次堤基冲刷深按深泓点作为地面高程，满综合考虑，确定护岸堤基埋置深度按以下要求确定:根据冲刷计算，工程段冲刷深度为~，结合河道断面演变情况分析及平顺段冲大处段宾石笼堤脚外设抛石护脚。在水流作用下，护脚块石保持稳定的抗冲粒径按VW=yd36sd—折算粒径(m)；W—石块重量(kN)；V—水流流速，取最大流速为s；g—重力加速度(9.81m/s2)；C—石块运动的稳定系数；水平底坡C=；2.4.挡墙稳定计算ᵅ∑ᵄᵃ=ᵅ∑ᵄKc——抗滑稳定安全系数；ΣW——作用于墙体上的全部垂直力的总和(kN)；ΣP——作用于墙体上的全部水平力的总和(kN)；f——底板与堤基之间的摩擦系数。ᵅ?∑ᵄᵃᵃ0=ᵃMv——抗倾覆力矩()；MH——倾覆力矩()。∑ᵃᵰᵅᵄᵆ=±ᵅᵅᵅᵃ∑ᵄ∑ᵄσ——基底的最大和最小压应力(kPa)；ΣG——垂直荷载(KN)；ᵃᵃA——底板面积(m2)；ΣM——荷载对底板形心轴的力矩()；ΣW——底板的截面系数(m3)。2.5.护坡的稳定计算护坡的稳定计算包括整体稳定和边坡内部稳定计算两种情况。岸坡基础土的滑动根据《堤防工程设计规范》(GB50286-2013)附录F公式瑞典圆弧法进行计算。计算公式为:=∑{[(ᵄ±ᵄ)ᵅᵅᵆᵰ−ᵆᵄᵆᵅᵅᵰ−ᵄᵆᵅᵅᵰ]ᵆᵄᵅᵱ+ᵅ́ᵄᵆᵅᵅᵰ}=∑[(ᵄ±ᵄ)ᵆᵅᵅᵰ+ᵄᵅ/ᵄ]W——土条重量(kN)；Q、V——水平和垂直地震惯性力(kN)；u——作用于土条底面的空隙压力(kN/m2)；θ——条块重力线与通过此条块地面中点的半径之间的夹角(°)；b——土条宽度(m)；c'、Φ'——土条底面有效凝聚力(kN/m2)和有效内摩擦角(°)；Mc——水平地震惯性力对圆心的力矩()。R——圆弧半径(m)；抗滑稳定进坏发生在枯水期，护坡体和岸坡是两种不同抗剪强度的材料，水位较低时，往往沿抗剪强度较低的接触面向下滑动，计算时假定滑动面f：ᵃᵅ22−ᵃᵅ2+ᵃ=0ᵃ=ᵅᵅ1(ᵅ2−ᵅ1)√1+ᵅᵃ=ᵅᵄ22ᵄ1√1+ᵅ++ᵅ(ᵅ211)ᵃ=√1+ᵅ+2式中:n=fl/f2；:ᵃ=ᵆᵅᵱ/ᵅ2未运行条件下，挡土墙处于最不利状况，据此分析挡土墙表挡墙稳定计算成果(完建情况)倾覆稳定安全系数K0设计值允许值安全系数Kc设计值允许值地基承载力(Mpa)PmaxPmin足设计要求。由地质提供资料，粉砂岩承载力标准值~，满足设计要求。3.闸坝3.1.抗滑稳定计算K=f?SwcSPΣG——作用在闸室上的全部竖向荷载(kN)；ΣH——作用在闸室上全部水平向荷载(kN)。3.2.闸室基底应力计算SGSMminASwminASwPmax——闸室基底应力的最大值或最小值(kPa)；ΣG——作用在闸室上的全部竖向荷载(kN)；ΣM——作用在闸室上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩()；A——闸室基底面的面积(m2)；W——闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩(m3)。4.橡胶坝4.1.泄洪流量依据《橡胶坝设计规范》附录A橡胶坝泄洪能力计算，0h—计入行进流速水头的宽堰顶水头，m；0 (h (hc堰流侧收缩系数，与边界条件无关，取c=1。4.2.坝下游河道水深计算坝下游河道水深按下式推算:ᵄ=ᵃᵄ√ᵃ4.3.底流消能计算《水工计算手册》中有关底流消能的公式进行计算。0cs'c'ch3_Th2+aq2=0c0c2gQ2sscd—消力池深度(m)；σ0—水跃淹没系数，可采用~；hc″—跃后水深(m)；hc—收缩水深(m)；α—水流动能校正系数，可采用~；q—消力池单宽流量(m2/s)T0—由消力池底板顶面算起的总势能(m)；△Z—出池落差(m)；hs'—出池河床水深(m)。L=L+Lsj