水利计算公式完整版.docx

水利计算公式标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]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种形式分析，以确定 河道特性1. 1. 1. 河道横向稳定分析河道横向稳定系数按下式计算：式中：横向稳定系数；Q造床流量5 niVs；J河床比降：B相当于造床流量的平摊河宽，mo1. 1.2. 河道纵向稳定分析水流对河床泥沙的拖曳力与床面泥沙抵抗运动的摩阻力之间的相互作用，决定河床的纵 向稳定性根据黄河水利出版社出版《治河及泥沙工程》中河道纵向稳定系数采用爱因斯坦 水流强度函数按下式讣算:式中:纵向稳定系数；D床沙平均粒径，mm；J河床纵比降：H河流平摊水深，mo1. 1-3. 综合稳定指标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1.2.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型河道、游荡型 河道两种形式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互相交替的冲淤 变化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，汉道交织，水流散乱，主流迁徙不定。

河道的平面状态可用“宽、浅、散、乱”四个字概括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，有一定函数关系，这种关系便称为 河相关系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：式中：g河相相关系数；B造床流量下的水面宽(m)：H造床流量下的平均水深(m):(蜿蜒型河道匚约为2〜4,较为顺直的过渡性河段约为8、12,游荡型河道C约为20〜30)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》(GB30286-2013)(以下简称《堤防规范》)要求，堤顶高程为 设汁洪水位加超高值确定堤顶超高按下式计-算：=+ +式中：F堤顶超高Qn)；&设计波浪爬高(m)；e设汁风壅水面高度(m)；A安全加高(m) oa) 当斜坡坡率加=1.5〜5.0、/7/A 20.025时，设计波浪爬高R可按下式计算:=cot式中：R, 一一为累积频率为P的波浪爬高(m)：心一一为斜坡的糙率及渗透性系数，力口£1时，砌石护面取；%为经验系数，可根据风速V (m/s)、堤前水深d(m)、重力加速度g(nVs )组成 的无维量V/ 嗣确定；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%：巾「一斜坡坡率；H—堤前波浪的平均波高(m);L——堤前波浪的平均波长(m)：a——斜坡坡脚。

有关风浪的要素按《堤防工程设讣规范》中的有关规定讣算；b) 设计风雍增水高度e按下式计算：式中：e 计算点的风壅水面高度(m)；K-综合摩阻系数，取KZ： X103P一一设讣风速，按计算波浪的风速确定；尸一一由计算点逆风向量到对岸的距离（m）;D一一水域的平均水深（m）；0—风向与垂直于堤轴线的法线的夹角（° ）c）安全加高的选取安全加高月查《堤防工程设讣规范》（GB50286—2013）表，5级堤防按不允许越浪考虑 安全加高为2. 2.护坡厚度的确定C20混凝土护面的防护厚度采用下面公式计算：式中：t --混凝土护面厚度（m）n——系数，对开缝混凝土板可取0. 075,（现浇混凝土板每10m设一道伸缩缝）；对上部 为开缝板、下部为闭缝板可取H—计算波浪高（m）,取Hz查表并计算得H/：羯一一混凝土板的重度（kVn?）,取24kN/m3；水的重度，K lOkN/m3；L——波长（m） ,L平均二；B——沿斜坡方向的护面板长度（m）；im「一斜坡坡率，HF经计算，尸工程区治理河段护岸考虑了磨损年限、冻融循环、抗腐蚀耐久性等综合因素，并参考 当地 已建护岸工程经验，采用C20磴预制较接式生态护坡厚度采用。

2. 3.坡脚确定通过讣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》（GB50286-2013）中平顺护岸冲刷 深度计-算公式，按设计洪水位进行局部冲刷深度计算2. 3. 1.冲刷深度式中：hs 局部冲刷深度（ni）；Ho 冲刷处的水深（m）:U®——近岸垂线平均流速（m/s）；Ue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 科学院公式讣算；n——与防护岸坡在平面上的形状有关，本次取n二1/4张瑞瑾公式:an ra320°3040°ni50°60°70°80°90°2317.6——=一 % + 0.00000060*7抄 yj 50a长江科学院公式：长江科学院的起动公式计算诚抑人《厂式中：ch——河床的中值粒径（m）;Ho 行进水流水深（m）;is, r—分别为泥沙与水的重度（KX/n?）房为重力加速度（於2）,U —的计算应符合下列规定：2=7+式中：U——行近流速（m/s ）:n——水流流速分配不均匀系数，根据水流流向与岸坡交角a角查表表 水流流速不均匀系数表根据设汁洪水与护岸的关系、洪峰流速及河床质等因素，选用张瑞瑾公式最终确定各段护岸的 冲刷深度 根据规定，防洪墙基础砌置深度，应根据地基土质和冲刷汁算确定，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，满足冲刷线以下计算深度综合考虑，确定 护岸堤基埋置 深度按以下要求确定：a. 满足冲刷要求根据冲刷计算，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刷深度计算结果， 综合确定工程区堤基平顺段埋置于深泓点以下，斜冲段埋置于深泓点以下b. 满足冻土深度的要求本工程区最大冻土深度，地基最低埋置深度，根据冲刷深度要求，本段 堤防埋置深度满足冻土要求c. 满足地基承载力的要求基础在满足以上两点的前提下，还需要满足地基承载力要求根据 该段堤防沿线基础地质惜况，多半工程基础坐落与基岩上，只有少部分堤防工程基础落于粉质 壤土和砂砾石上，需对基础进行适当放大处理，满足承载力要求综上所述，本次设汁项LI区确定工程区堤基平顺段埋置于深泓点以下，斜冲段埋置于深泓点以 下山于工程区部分区域基岩层相对较高，位于冲刷深度以上，因此将该区段堤防基础底部坐 落于基岩强弱分划线以下，其余区段基础埋深按照冲刷深度计算成果控制。

堤防斜坡段迎水面采用大块型较接护坡砖防护，底部基础为格宾石笼；格宾石笼堤脚外设 抛石护脚在水流作用下，护脚块石保持稳定的抗冲粒径按《堤防工程设计规范》附录公式计 算式中：—折算粒径(m)：I石块重量(kN);—水流流速，取最大流速为s；重力加速度(9. 81m/s)—石块运动的稳定系数；水平底坡C二；儿一石块的容重，取/一水的容重，取10kX/m3o经计算，出，工程拟采用粒径不小于0.2m的石块作为护脚抛石2. 4.挡墙稳定计算挡墙的抗滑和抗倾覆稳定安全系数按《堤防工程设讣规范》(CB50286-2013)附录F中的有 关规定进行计-算，当地基为基岩时，挡墙抗滑稳定安全系数和抗倾稳定安全系数按表选取， 基底最大应力小于地基土的允许承载力【R】式中：Kc——抗滑稳定安全系数；工v—作用于墙体上的全部垂直力的总和（k\）%——作用于墙体上的全部水平力的总和（k\）；/一一底板与堤基之间的摩擦系数2. 4. 2. 抗倾覆稳定安全系数式中：%——抗倾覆稳定安全系数；必一一抗倾覆力矩（）；血——倾覆力矩（）2.4. 3. 挡土墙地基应力验算旦+ AH2式中：基底的最大和最小压应力（kPa）夫一一垂直荷载（KX）;A-----底板面积（m4）:——荷载对底板形心轴的力矩O：工*一一底板的截面系数（n?）。

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2. 5.1.整体稳定计算山于蒲河河床基岩出露较高，基础脚槽均布置在岸坡基岩的弱风化层上限，不会发生沿护 坡底面的滑动护岸及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：—£{[（ 士）・・]' + '}~ zt（ +） ~~口式中：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/Z）；0—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，、①，一一土条底面有效凝聚力（kN/m「）和有效内摩擦角（"）；孔一一水平地震惯性力对圆心的力矩（）R----圆弧半径（m）:用理正岩土讣算系列软件中边坡稳定计算程序对迎水面边坡的抗滑稳定进行讣算，K二〉满 足规范要求，护坡稳定2.5.2.边坡内部稳定计算一般不稳定破坏发生在枯水期，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，计算时假定滑动面经过坡前水位和坡岸滑动裂面的交点， 全滑动面为abc折线，折点b以上的护坡体产生滑动力，依靠下部护坡体的内部摩擦阻力平衡。

汁算如下：维持极限平衡所需的护坡体内部摩擦系数£值按下列公式计算：式中：m： —— 点b以上护坡内坡的坡率，取；m： —— 点b以下护坡内坡的坡率，取；n=fi/f：:fl—护坡和基土之间的摩擦系数取；f：——维持极限平衡所需的护坡体内部摩擦系数；W：, W： 一 ^坡体质量护坡稳定安全系数按下式讣算：式中：“一一护坡体内摩擦角，取45当m二时，经试算得已二，则斜坡式护岸稳定安全系数K二〉，满足规范要求，当水时， 经试算，则坡式护岸稳定安全系数K〈不满足规范要求，因此护岸坡比不陡于满足设计要求图固滨笼挡土墙受力简图经分析，在建成未运行条件下，挡土墙处于最不利状况，据此分析挡土墙的抗滑稳定、抗 倾稳定及地基承载力计算成果见下表挡墙类别抗滑稳定安全系数Ke抗倾覆稳定安全系数Kg地基承载力（Mpa）设计值允许值设计值允许值PmaxPmm重睥从上表可知，挡墙抗滑和抗倾覆稳定安全系数均大于规范规定值，满足设计要求山地 质提供资料，粉砂岩承载力标准值〜，满足设讣要求3. 闸坝3. 1 .抗滑稳定计算根据《水闸设计规范》SL265-2001,抗滑稳定计算公式如下：式中：A——沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数：f—闸室基底面与地基之间的摩擦系数，f二；——作用在闸室上的全部竖向荷载（kN）；作用在闸室上全部水平向荷载（kN）。

3. 2 -闸室基底应力计算根据《水闸设计规范》SL265-2001,闸室基底应力计算公式如下："I式中：闸室基底应力的最大值或最小值（kPa）:®一一作用在闸室上的全部竖向荷载。