河道堤防冲刷深度计算(新计算)

参考资料
《城市防洪工程设计规范》（CJJ50-92）《防洪标准》（GB50201-94）
《堤防工程设计规范》（GB50286-98）1、护岸冲刷深度计算
依据《堤防工程设计规范》（GB50286—98）①顺坝及平顺护岸冲刷深度计算：
式中：h S
H p —冲刷处的水深（ｍ）；
U cp —近岸垂线平均流速（ｍ／ｓ）；
U C —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
ｎ—与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取ｎ＝1/4-1/6.河床采用长江科学院公式计算；
d
50—河床的中值粒径（ｍ）；H 0—行进水流水深（ｍ）；
r s ,r分别为泥沙与水的重度（KN/m 3),g为重力加速度（m/s 2).U cp 的计算应符合下列规定：
式中：
U—行近流速（ｍ／ｓ）；
η—水流流速分配不均匀系数，根据水流流向与岸坡交角α角查表采用。

② 结论:防洪堤基础冲刷深度平顺段及凸岸段设计值取1.5m,凹岸斜冲段设计值取2m.
白龙江杜坝段河道冲刷深度计算书。

河道堤防冲刷深度计算（新计算）
参考资料
《城市防洪⼯程设计规范》（CJJ50-92）《防洪标准》（GB50201-94）
《堤防⼯程设计规范》（GB50286-98）1、护岸冲刷深度计算
依据《堤防⼯程设计规范》（GB50286—98）①顺坝及平顺护岸冲刷深度计算：
式中：h S
H p —冲刷处的⽔深（ｍ）；
U cp —近岸垂线平均流速（ｍ／ｓ）；
U C —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
ｎ—与防护岸坡在平⾯上的形状有关，⼀般取ｎ＝1/4-1/6.河床采⽤长江科学院公式计算；
d
50—河床的中值粒径（ｍ）；H 0—⾏进⽔流⽔深（ｍ）；
r s ,r分别为泥沙与⽔的重度（KN/m 3),g为重⼒加速度（m/s 2).U cp 的计算应符合下列规定：
式中：
U—⾏近流速（ｍ／ｓ）；
η—⽔流流速分配不均匀系数，根据⽔流流向与岸坡交⾓α⾓查表采⽤。

②结论:防洪堤基础冲刷深度平顺段及凸岸段设计值取1.5m,凹岸斜冲段设计值取2m.⽩龙江杜坝段河道冲刷深度计算书。

二.顺坝及平顺护岸冲刷深度计算
1.水流平行于岸坡产生的冲刷深度计算计算公式
式中：
h B -局部冲刷深度（m)，从水面算起;
h p -冲刷处的水深（m)，以近似设计水位最大深度代替;V cp -平均流速（m/s);
V 允-河床面上允许不冲流速（m/s);
n-与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n=1/4;
2.水流斜冲防护岸坡长生的冲刷深度计算公式
式中：
Δh p
-从河底算起的局部冲深（m);α-水流流向与岸坡交角（度);m-防护建筑物迎水面边坡系数;
d-坡脚处土壤计算粒径（cm）。

对非粘性土，取大于15%（按重量计）的筛孔直径；对粘性土，取表D.22-1的当量V j -水流的局部冲刷流速（m/s);
V j 的计算
计算公式
式中：
B 1-河滩宽度（m)，从河槽边缘至坡脚距离;Q 1-通过河滩部分的设计流量（m 3/s);H 1-河滩水深(m);
堤岸冲刷深度计算
η-水流流速分配不均匀系数，根据α角查表D.2.2-2;
计算公式
式中：
Q-设计流量（m 3/s);
W -原河道过水断面面积（m 2);W p -河道缩窄部分的断面面积(m 2);
土，取表D.22-1的当量粒径值;
V jαd△H P
（m/S）（º）（m）（m）
平直堤
段1.7642679950.50.0060.105278455
转湾堤
段1.76426799100.50.0060.391646627
桩号m 要求堤基埋深（m）。

说明：本摘抄来自水规总院的孙双元，目的在于将冲刷计算用于水调工程的设计之中。

本摘抄共有两部分关于冲刷计算的内容第一部分6 ．河道一般冲刷深度分析计算6 ．1 冲刷深度计算方法在天然河道上修建建筑物后，由于缩窄了河道宽度，增加了单宽流量和过水断面流速，从而引起的河床冲刷和变形可称为一般冲刷。

根据水利部长江水利委员会＜南水北调中线工程渠道倒虹吸土建部分初步设计大纲》中的要求，一般冲刷按《铁路桥渡勘测设计规范》TBJl7 —86（铁道鄯1987年7月）规定的方法进行计算。

经对青沙菏南、北两汊过水断面形态和河床质分析，应按“规范”中规定的非粘性土河床及单—河槽计非粘性土河床的河槽一般冲刷公式如下：E系数表6 ．2 交叉断面附近河床质及平均粒径应用上述公式计算河道一般冲刷时，需分析确定交叉断面河床质的平均粒径。

根据我院地勘队提供资料，南沙河与总干渠交叉河段南槽倒虹吸长1200m，有一个地质纵剖面（沿建筑物轴线地质纵剖面和三个地质横剖面），布孔17个，孔深20～62．2m，孔距24～150m。

河床岩性为粗、细粒双层结构，分属第二工程地质单元和第三工程地质单元。

第二工程地质单元分布亍河床0～18m，其上部为砂卵石含漂石，卵石磨圆度较好，大部分砂较纯净；下部砂卵石、中卵石含量偏低，一般无漂石，砂中含土质较多。

经筛分平均粒径d50=52．9mm。

北槽倒虹吸全长800m，共布有19个钻孔，组成建筑物轴线纵剖面和四条横剖面、孔距25～150m，孔深20～40m，自地表至lom深度内属第二工程地质单元，河床质由砂卵石组成，砂卵石中含漂石，卵石含量约60～70％，次磨圆度。

经筛分平均粒径d50=84．3mm。

6 ．3 计算成果根据上述南沙河南、北槽河床质平均粒径等数据和一般冲刷公式，对南北槽不同方案、不同标准洪水进行冲刷分析计算，成果见表6一l在计算中，对亍南沙河南槽倒虹吸的设计方案和补充方案1，考虑不同标准洪水的主槽流量约占河槽总过流量的85％～95％左右，为了工程安全，忽略滩地行洪，总过流量全部计入主槽内，推算河槽部分的冲刷深度。

参考资料《城《防洪标准》（GB 5020 1-94）《堤防工程设计规范》（GB 5028 6-98）
1、护岸冲刷深度计算依据《堤防工程设计规范》（GB 5028 6—98）
①顺坝
及平
顺护
岸冲
刷深
度计
算：
式
中：
h S—局
部冲刷
深度
（ｍ）
；
H p—冲
刷处的
水深
（ｍ）
；
U cp—近
岸垂线
平均流
速（ｍ
／
ｓ）；
某河道冲刷深度计算书
U C—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ｎ—与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取ｎ＝1/4-1/6.
河床采用长江科学院公式计算；
d50—河床的中值粒径（ｍ）；
H0—行进水流水深（ｍ）；
r s,r分别为泥沙与水的重度（KN/m3 ),g为重力加速度（m/s2) .
U cp的计算应符合下列规定：
式
中：
U—行
近流速
（ｍ／
ｓ）；
η—水
流流速
分配不
均匀系
数，根
据水流
流向与
岸坡交
角α角
查表采
用。

②。

参考资料
《城市防洪工程设计规范》（CJJ50-92）《防洪标准》（GB50201-94）
《堤防工程设计规范》（GB50286-98）1、护岸冲刷深度计算
依据《堤防工程设计规范》（GB50286—98）①顺坝及平顺护岸冲刷深度计算：
式中：h S
H p —冲刷处的水深（ｍ）；
U cp —近岸垂线平均流速（ｍ／ｓ）；
U C —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
ｎ—与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取ｎ＝1/4-1/6.河床采用长江科学院公式计算；
d 50—河床的中值粒径（ｍ）；H 0—行进水流水深（ｍ）；
r s ,r分别为泥沙与水的重度（KN/m 3),g为重力加速度（m/s 2).U cp 的计算应符合下列规定：
式中：
U—行近流速（ｍ／ｓ）；
η—水流流速分配不均匀系数，根据水流流向与岸坡交角α角查表采用。

②某河道冲刷深度计算书。

1.4 河道抗冲能力计算
河道护岸堤脚处基质多为淤泥，需要进行防冲计算。

本次选取各个河段进行冲刷深度进行计算。

水流对平顺护岸的冲刷深度按下式计算：
式中：h s——局部冲刷深度（m）；
H0——冲刷处的水深（m），平均取6.0m；
U c——床面上泥沙的起动流速（m/s），采用张瑞瑾公式计算为
1.45 m/s；
n——与防护岸坡形状有关的系数，取n=0.20；
——近岸垂线平均流速（m/s），按下式计算：
p
式中：U——行进流速（m/s），根据规模章节数据藤桥、下岸取2.55 m/s；垟岸、方隆、坎上取1.98 m/s；
η——水流流速分配不均匀系数，根据水流流向与岸坡交角查表求得；取η=1.50；
表1-5 冲刷深度计算成果表
依据计算结果，本工程水下边坡及坡脚均设置10cm厚预制联锁砼块进行防护，抗冲刷流速达4m/s，能满足本工程要求。

1.5 渗流计算
根据地质勘探资料和设计水位资料，本工程大部分堤段堤基土上覆粉质粘土、淤泥及淤泥质土天然铺盖，土层较厚，分布广泛连续，属微透水性，在低水头情况下，堤基不存在渗漏及渗透稳定问题。

1.6 堤防沉降计算
因本工程新建堤防相对于现状地面加高不多，大多只有1m～2m 左右，本阶段不再进行堤防沉降计算，仅考虑堤顶预留沉降20cm。

说明：本摘抄来自水规总院的孙双元，目的在于将冲刷计算用于水调工程的设计之中。

本摘抄共有两部分关于冲刷计算的内容第一部分6．河道一般冲刷深度分析计算6．1 冲刷深度计算方法在天然河道上修建建筑物后，由于缩窄了河道宽度，增加了单宽流量和过水断面流速，从而引起的河床冲刷和变形可称为一般冲刷。

根据水利部长江水利委员会<南水北调中线工程渠道倒虹吸土建部分初步设计大纲》中的要求，一般冲刷按《铁路桥渡勘测设计规范》TBJl7—86(铁道鄯1987年7月)规定的方法进行计算。

经对青沙菏南、北两汊过水断面形态和河床质分析，应按“规范”中规定的非粘性土河床及单—河槽计算。

非粘性土河床的河槽一般冲刷公式如下：含沙量(kg／m3) <1．O 1～10 >10E O．46 O．66 O．866．2 交叉断面附近河床质及平均粒径应用上述公式计算河道一般冲刷时，需分析确定交叉断面河床质的平均粒径。

根据我院地勘队提供资料，南沙河与总干渠交叉河段南槽倒虹吸长1200m，有一个地质纵剖面(沿建筑物轴线地质纵剖面和三个地质横剖面)，布孔17个，孔深20～62．2m，孔距24～150m。

河床岩性为粗、细粒双层结构，分属第二工程地质单元和第三工程地质单元。

第二工程地质单元分布亍河床0～18m，其上部为砂卵石含漂石，卵石磨圆度较好，大部分砂较纯净；下部砂卵石、中卵石含量偏低，一般无漂石，砂中含土质较多。

经筛分平均粒径d50=52．9mm。

北槽倒虹吸全长800m，共布有19个钻孔，组成建筑物轴线纵剖面和四条横剖面、孔距25～150m，孔深20～40m，自地表至lom深度内属第二工程地质单元，河床质由砂卵石组成，砂卵石中含漂石，卵石含量约60～70％，次磨圆度。

经筛分平均粒径d50=84．3mm。

6．3 计算成果根据上述南沙河南、北槽河床质平均粒径等数据和一般冲刷公式，对南北槽不同方案、不同标准洪水进行冲刷分析计算，成果见表6一l在计算中，对亍南沙河南槽倒虹吸的设计方案和补充方案1，考虑不同标准洪水的主槽流量约占河槽总过流量的85％～95％左右，为了工程安全，忽略滩地行洪，总过流量全部计入主槽内，推算河槽部分的冲刷深度。

4.4.4 护岸冲刷深度计算蹦河河床多为砂砾石，建堤后，改变了原河槽流态，其流速超过了河床的允许流速，将对堤脚产生冲刷。

需设置护脚防止堤冲刷破坏。

护脚埋深的计算，选择不同的代表断面，计算10年一遇冲刷深度。

采用《水力计算手册》所列公式计算。

⑴水流平行于岸坡产生的冲刷可按下式计算：h B=h P×[（V cp/V允）n－1]式中：h B ——局部冲刷深度（m）；h P ——冲刷处的水深（m），以近似设计水位最大深度代替；V cp——平均流速（m/s）V=Q/A=2.25 m/s；V允——河床面上允许不冲流速（m/s），按地质条件确定V允=1.05；n ——与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n=1/4；计算结果h B=0.11m。

t ——护脚在冲刷线以下超深t=0.5m。

（2）水流斜冲防护岸坡生产的冲刷按下式计算：△h p={(23tan(α/2)V j2)/(1+m2)0.5*g}-30d式中：△h p——从河底算起的局部刷深度（m）；α——水流流向与岸坡交角，α=60°；m——护岸迎水坡边坡系数；d——坡脚处土壤计算粒径，取d=3cm；V j——水流偏斜时，水流局部冲刷流速，V j=Q1/B1H1*[ (2β/(1+β) ]。

Q1——通过河滩部分的设计流量；B1——河滩宽度，从河槽边缘至坡脚距离；B1=70mH1——河滩水深；取H1=6mβ——水流流速分配不均匀系数，与α有关，通过查表查得。

通过计算右岸顺坝的冲刷深度△h p=0.8m，t=0.5m见表4-2。

表4-2 护脚冲刷深度计算表（单位：米）为解决冻胀问题，根据已确定的水利坡度和计算的冲刷深度确定：浆砌石坝基础埋深1.5米，0+000断面～0+800断面总坝高为2.5 m，地面以上1.0 m，地面以下1.5m。

通过计算和现场踏勘，确定在桩号0+200～0+500段浆砌石坝脚设置石笼水平铺盖，长300米，宽4米，深0.6米。

说明：本摘抄来自水规总院的孙双元，目的在于将冲刷计算用于水调工程的设计之中。

本摘抄共有两部分关于冲刷计算的内容第一部分6．河道一般冲刷深度分析计算6．1 冲刷深度计算方法在天然河道上修建建筑物后，由于缩窄了河道宽度，增加了单宽流量和过水断面流速，从而引起的河床冲刷和变形可称为一般冲刷。

根据水利部长江水利委员会<南水北调中线工程渠道倒虹吸土建部分初步设计大纲》中的要求，一般冲刷按《铁路桥渡勘测设计规范》TBJl7—86(铁道鄯1987年7月)规定的方法进行计算。

经对青沙菏南、北两汊过水断面形态和河床质分析，应按“规范”中规定的非粘性土河床及单—河槽计算。

非粘性土河床的河槽一般冲刷公式如下：含沙量(kg／m3) <1．O 1～10 >10E O．46 O．66 O．866．2 交叉断面附近河床质及平均粒径应用上述公式计算河道一般冲刷时，需分析确定交叉断面河床质的平均粒径。

根据我院地勘队提供资料，南沙河与总干渠交叉河段南槽倒虹吸长1200m，有一个地质纵剖面(沿建筑物轴线地质纵剖面和三个地质横剖面)，布孔17个，孔深20～62．2m，孔距24～150m。

河床岩性为粗、细粒双层结构，分属第二工程地质单元和第三工程地质单元。

第二工程地质单元分布亍河床0～18m，其上部为砂卵石含漂石，卵石磨圆度较好，大部分砂较纯净；下部砂卵石、中卵石含量偏低，一般无漂石，砂中含土质较多。

经筛分平均粒径d50=52．9mm。

北槽倒虹吸全长800m，共布有19个钻孔，组成建筑物轴线纵剖面和四条横剖面、孔距25～150m，孔深20～40m，自地表至lom深度内属第二工程地质单元，河床质由砂卵石组成，砂卵石中含漂石，卵石含量约60～70％，次磨圆度。

经筛分平均粒径d50=84．3mm。

6．3 计算成果根据上述南沙河南、北槽河床质平均粒径等数据和一般冲刷公式，对南北槽不同方案、不同标准洪水进行冲刷分析计算，成果见表6一l在计算中，对亍南沙河南槽倒虹吸的设计方案和补充方案1，考虑不同标准洪水的主槽流量约占河槽总过流量的85％～95％左右，为了工程安全，忽略滩地行洪，总过流量全部计入主槽内，推算河槽部分的冲刷深度。

5.1 设计计算
5.1.1 防冲计算
5.1.1.1 计算公式
墙基冲刷有纵向冲刷和斜向冲刷两种情况，根据《堤防工程设计规范》(GB50286—2013)，平顺护岸冲刷深度公式如下：
0[()1]cp n s c
U h H U =⨯- 21cp U U ηη
=+
050()c H U d = 其中：
h s —局部冲刷深度(m)；
H 0—冲刷处的水深(m)；
U cp —近岸垂直平均流速(m/s)；
U —行近流速(m/s)，根据水文计算成果，取最大流速1.20m/s
n —与防护岸坡在平面上的形状有关，取n=1/4。

η—水流流速不均匀系数，根据水流流向与岸坡交角α 查表D.2.2 采用。

； d 50—床沙的中值粒径(m);
γs ，—泥沙的容重(kN/m 3)
γ—水的容重(kN/m 3)
5.1.1.2 计算结果
经计算，
顺向冲刷深度为0.6～1.0m，故顺向冲刷埋深取1.0m；
斜向冲刷深度30°以内，冲刷深度为0.9～1.18m，故30°以内的斜冲基础埋深取1.2m；
斜向冲刷深度30°以上，冲刷深度为1.2～1.46m，30°以上的斜冲基础埋深取1.5m。

表5.6.1防冲计算结果表。

河堤岸冲刷深度计算
二.顺坝及平顺护岸冲刷深度计算
1.水流平行于岸坡产生的冲刷深度计算计算公式
式中：
h B -局部冲刷深度（m)，从水面算起;
h p -冲刷处的水深（m)，以近似设计水位最大深度代替;V cp -平均流速（m/s);
V 允-河床面上允许不冲流速（m/s);
n-与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n=1/4;
2.水流斜冲防护岸坡长生的冲刷深度计算公式
式中：
Δh p
-从河底算起的局部冲深（m);α-水流流向与岸坡交角（度);m-防护建筑物迎水面边坡系数;
d-坡脚处土壤计算粒径（cm）。

对非粘性土，取大于15%（按重量计）的筛孔直径；对粘性土，取表D.22-1的当量V j -水流的局部冲刷流速（m/s);
V j 的计算
计算公式
式中：
B 1-河滩宽度（m)，从河槽边缘至坡脚距离;Q 1-通过河滩部分的设计流量（m 3/s);H 1-河滩水深(m);
堤岸冲刷深度计算
η-水流流速分配不均匀系数，根据α角查表D.2.2-2;
计算公式
式中：
Q-设计流量（m 3/s);
W -原河道过水断面面积（m 2);W p -河道缩窄部分的断面面积(m 2);
土，取表D.22-1的当量粒径值;
V jαd△H P
（m/S）（o）（m）（m）
平直堤
段1.7642679950.50.0060.105278455 转湾堤
段1.76426799100.50.0060.391646627 桩号m 要求堤基埋深（m）。