女兒河萬屯橋上下游段治理工程堤頂高程計算

程 雪

(綏中縣大中型水庫移民后期扶持工作辦公室，遼寧 綏中125200)

1 工程概況

南票區(qū)位于葫蘆島市東北部，地理位置E120°33' ～120°52'，N40°12' ～41°12'，距市區(qū)60km。共有11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，135個行政村。女兒河南票區(qū)段河長27.3 km，現有堤防365 km，位于烏金塘溢洪道下游，河道左岸，其余河段均無堤防。女兒河河床、漫灘及階地，地勢總體上西高東低，地形相對較為平緩。階地與漫灘多為緩坡接觸，在萬屯橋下游為陡坎接觸，坎高2 ～3 m，河流處于天然狀態(tài)，防洪能力非常低下，汛期嚴重威脅兩岸人民的生命財產安全。本次治理段上游起于烏金塘水庫壩址下游約4 km處，下游止于萬屯橋下游河道轉彎處。綜合工程包括萬家屯橋上游新建堤防1 530 m;萬屯橋下游右岸新建堤防331.5 m;新建丁壩5 座;疏通河道8 800 m。工程建成后，堤防工程防洪標準可以達到10 a一遇，保護兩岸耕地10 km2，保護人口1.4 萬人，工礦企業(yè)12家，商業(yè)網點近百戶，保護兩岸人民的生命財產安全，促進兩岸經濟發(fā)展［1－2］。

2 安全超高計算

堤頂高程按10 a一遇防洪標準設計，按《堤防工程設計規(guī)范》，計算出5 級堤防的超高，依下列公式計算:

式中:Y 為堤頂超高，m;R 為設計波浪爬高，m，按《堤防工程設計規(guī)范》附錄C 計算;e 為雍水高度，m;A 為安全加高，5 級堤防不允許越浪取0.5 m。

3 堤頂高程確定

3.1 風區(qū)基本情況

1)女兒河治理段河道走向大致為由西向東，平均河寬按130m 計算;夏季風向多為西南風，根據以上條件在平面圖上量得風區(qū)長度F =240 m。新沙河治理段平均河寬按45 m 計算;風區(qū)長度F =45 m［3－4］。風區(qū)平面圖見圖1。

圖1 風區(qū)平面圖

2)女兒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 波浪要素確定

3.2.1 平均波高H

按下式計算:

式中:H 為平均波高，m;V 為計算風速，V大=17.8 m/s，V=1.5V大=26.7m/s;g 為重力加速度，取值g=9.81 m/s2;F 為風區(qū)長度，m，取值F=240m 和F=45m;d 為水域的平均水深，m，取值d =3.4m 和d =2.35m;通過計算得出女兒河H =0.218(m);新沙河H = 0.09 m［5］。

3.2.2 平均波周期T按下式計算:

經計算得:女兒河T = 2.072 s;新沙河 T=1.2 s。

3.2.3 風浪達到穩(wěn)定狀態(tài)的最小風時tmin

按下式計算:

經計算得:tmin=178.44 s

3.3 波浪爬高計算

設計砂堤堤頂高程為設計水位，安全加高部分采用漿砌石防浪直墻，因此斜坡坡率m =0，當m≤1.25 時，波浪爬高可按下式計算:

式中:Rp 為累積頻率為P 的波浪爬高，m;R0為無風情況下，光滑不透水護面(K△=1)、H =1m 時的爬高值，m，可按表C.3.1－4 確定。當m =0 時，R0=1.24;K△為斜坡的糙率及滲透性系數，選K△=0.8;Kv 為經驗系數。根據無維量V/(gd)0.5，按表C.3.1－2 查得Kv =1.28;Kp 為爬高累積頻率換算系數。對不允許越浪的堤防，爬高累積頻率取2%，查表C.3.1－3 得Kp =2.07;m 為斜坡坡率，m = ctgα，α為斜坡坡角(度)，m=3;H 為堤前波浪的平均波高，m，H =0.218m;則波浪爬高Rp=0.57m［6］。

當來波波向與堤軸線的法線成β 角時，波浪爬高應乘以系數Kβ。由上圖可見β =55°，查表C.3.3得Kβ=0.79。

因此，女兒河實際波浪爬高Rp = 0.57 × 0.79=0.45m。

3.4 風雍水面高度計算

風雍水面高度在有限風區(qū)的情況下，可按下式計算:

經計算e 值很小，故忽略不計。

因此，女兒河安全超高值Y =0.95 m。

堤頂高程詳見表1。

表1 女兒河萬屯橋上下游段治理工程堤頂高程計算表

4 結 語

通過對女兒河萬屯大橋上、下游綜合治理工程的堤頂的超高分析與堤頂高程的確定計算，得出了女兒河安全超高值Y =0.95 m，最終計算出了不同水位值時的堤頂高程。為工程的實施提供了數據依據。

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