堤顶超高计算第二段
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5.4 堤顶高程
石川河阎良区段防洪工程防洪标准为50年一遇洪水，相应为2级堤防工程。根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98)要求，设计堤顶高程为设计洪水位加超高，超高为波浪爬高、风壅增高及安全加高三者之和。
（1）堤顶超高按下式计算：
Y=R+e+A
式中：Y——堤顶超高(m)；
R——设计波浪爬高(m)；
e——设计风壅增水高度(m)
A——安全加高,取0.8(m)。
波浪的平均波高和平均波周期采用莆田公式计算：
平均波高：
平均波周期：Tm=4.438hm0.5
式中： hm—平均波高，m；
Tm—平均周期，s；
V—计算风速，m/s；石川河历年汛期最大风速平均值的1.5倍（24m/s）；
D—风区长度，165m；
Hm—水域平均水深，3.3m；
g—重力加速度，取9.81m/s2。 ])(7.0[13.0)(0018.0])(7.0[13.07.0245.027.022VgHtgVgDthVgHthVghmmm
平均波长： Lm=
式中： Lm—平均波长，m；
Tm—平均波周期，s。
（2）当m＝1.5～5时，设计波浪爬高Rp按下式计算：
式中：RP—累积频率为P的波浪爬高(m)；
K△—斜坡的糙率，草皮护坡取0.85；
KV—经验系数，可根据风速V(m/s)、堤前水深d(m)、重力加速度g(m/s2)组成的无维量gdV/ 确定；
KP—爬高累积频率换算系数，对不允许越浪的堤防，爬高累积频率宜取2％；
m＝ctga,根据边坡比m=3；
hm—堤前波浪的平均波高(m)；
Lm—堤前波浪的波长(m)。
（3）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K=3.6×10-6；
V—设计风速，按计算波浪的风速确定，取24m/s；
F—由计算点逆风向量到对岸的距离，165(m)； )2(22mLHthmgTmmmPLhmKKKR21cos22gdFkVed—水域的平均水深3.3(m)；
β—风向与垂直于堤轴线的法线的夹角，23o。
表5-5 堤顶超高计算成果表
超高（m） 波浪爬高（m） 风壅增水高度（m） 安全加高（m）
1.61 0.8 0.0042 0.8
参照《堤防设计规范》中规定的1、2级堤防的堤顶超高值不应小于2.0m，综合分析确定，该工程的堤顶超高采用2.0m。
5.5.3冲刷计算
（1）堤岸冲刷计算
本计算依据堤防设计规范附录D.2.2。
水流平行于岸坡产生的冲刷：
式中：
hB—局部冲刷深度（m），从水面起算；
Hp—冲刷处的水深（m），以近似设计水位最大深度代替3.34m；
Vcp—平均流速（m/s）,2.49 m/s；
V允—河床面上允许不冲流速（m/s），根据河床质颗粒分析成果，取0.4m/s；
n—与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取1/4。
经计算分析，计算结果详见表5—9：
]1)[(ncppBVVHh允表5—9 水流平行岸坡冲刷计算表
断面 hB HP VCP V允 n
Z5+361 3.79 3.21 2.49 0.4 0.25
水流斜冲岸坡产生的冲刷：
式中：
△hp—从河底算起的局部冲深（m）；
a—水流流向与岸坡交角，32°；
m—防护建筑物应水面边坡系数，3；
d—坡角处土壤计算颗粒粒径，4cm；
Vj—水流的局部冲刷速率，3.74m/s。
计算结果详见表5—10：
表5—10
水流斜冲岸坡冲刷计算表
断面 a m d Vj hp
Z6+468 32 3 4 3.74 1.77
经计算，水流平行于岸坡产生的冲刷深为0.58m，水流斜冲岸坡产生的冲刷深为1.77m，确定本次设计基础埋深为2m。
dgmVtghjp301)2(2322
