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堤防工程渗流计算E．1 一般规定E．1．1 本附录适用于最常用的均质土堤的渗流计算，其他类型堤防的渗流计算可按有关规定执行。
E．1．2 渗流计算可根据实际情况分为不稳定渗流计算和稳定渗流计算。
大江大河(湖泊)的堤防或中小河流重要的堤段可按稳定渗流根据公式法计算，重要堤防的渗流计算宜采用有限元E．2 不透水堤基均质土堤渗流计算E．2．1 下游坡无排水设备或有贴坡式排水时，可按下列公式进行渗流计算(图E．2．1):图E．2．1 无排水设备土堤计算式中:q——单位宽度渗流量[m3/(s·m)]；k——堤身渗透系数(m/s)；H1——上游水位(m)；H2——下游水位(m)；h0——下游出逸点高度(m)；m1——上游坡坡率；m2——下游坡坡率；L——上游水位与上游堤坡交点距下游堤脚或排水体上游端部的水平距离(m)；△L——上游水位与堤身浸润线延长线交点距上游水位与上游堤坡交点的水平距离(m)； L1——渗流总长度(m)；y——浸润线上任意一点距下游堤脚的垂直高度(m)；x——浸润线上任意一点距出逸点的水平距离(m)。
E．2．2 下游有褥垫式排水时，可按下列公式进行渗流计算(图E．2．2):图E．2．2 有褥垫式排水土堤计算式中：α0——褥垫式排水体的工作长度(m)。
E．2．3 下游有排水棱体时，可按下列公式进行渗流计算(图E．2．3):图E．2．3 有排水棱体土堤计算式中: C——无量纲系数，与棱体临水坡坡率m3有关，可查表E．2．3确定。
表E．2．3 系数cm30 0.5 1 1.5 2 2.5 3 ∞c 1.347 1.248 1.183 1.142 1.115 1.098 1.085 1.000E．3 透水堤基均质土堤渗流计算E．3．1 透水堤基上的均质土堤应将堤身和堤基的渗流量分开计算，堤身、堤基单位宽度渗流量之和可按下式计算(图E．3．1):E．3．1 透水地基均质土堤计算式中:q——堤身、堤基单位宽度渗流量之和[m3/(s·m)；q D——不透水地基上求得的相同排水形式的均质土堤单位宽度渗流量[m3/(s·m)。
赤峰市红山区城郊乡防洪工程5.6稳定计算5.6.1渗流及渗透稳定计算1）渗流分析的目的（1）确定堤身浸润线及下游逸出点位置，以便核算堤坡稳定。
（2）估算堤身、堤基的渗透量。
（3）求出局部渗流坡降，验算发生渗透变形的可能。
概括以上分析，对初步拟定的土堤剖面进行修改，最后确定土堤剖面及主渗，排水设备的型式及尺寸。
2）渗流分析计算的原则（1）土堤渗流分析计算断面应具有代表性。
（2）土堤渗流计算应严格按照《堤防工程设计规范》（GB50286-981）第8.1.2条及本规范附录E的有关规定执行。
3）渗流分析计算的内容（1）核算在设计洪水持续时间内浸润线的位置，当在背水侧堤坡逸出时，应计算出逸点位置，逸出段与背水侧堤基表面的出逸比降。
（2）当堤身、堤基土渗透系数K≥10-3cm/s时，应计算渗流量。
（3）设计洪水位降落时临水侧堤身内自由水位。
4）堤防渗流分析计算的水位组合（1）临水侧为设计洪水位，背水侧为相应水位。
（2）临水侧为设计洪水位，背水侧无水。
（3）洪水降落时对临水侧堤坡稳定最不利情况。
5）渗透计算方法堤防渗流分析计算方法按照《堤防工程设计规范》（GB50286-98）附录E3的透水堤基均质土堤渗流计算即——渗流问题的水力学解法。
6）土堤渗流分析计算计算锡泊河左岸（0-468）横断面，堤高 5.05米（P=2%），半支箭左岸（0+302.25）横断面，堤高6.46米（P=2%），该两段堤防均属于 2级堤防，堤防渗流计算断面采用1个断面计算即可。
采用《堤防工程设计规范》中透水堤基均质土堤下游坡无排水设备或有贴坡式排水稳定渗流计算公式：TH L TH H D 88.0m k q q 11210++-+=）（ （E.3.1）H m m b 121+-+=）（H H L （E2.1-3） 11112m m H L +=∆ （E2.1-4） 当K ≤k 0时h 0=a+H 2=q÷⎭⎬⎫⎩⎨⎧+++⎥⎦⎤⎢⎣⎡++++∙T H a m T K H a m H m m K 44.0)(5.0)5.0()5.0(122022222+H 2 ……………（E.3.2-2） 对于各种情况下坝体浸润线均可按下式确定X=k·T '0q h y -+k '222q h y - ……………（E.3.2-6）式中：q'= ）（0211120211m 2m 2k h m H L h H -++-+0211010m k h m H L h H T -+-（E.3.2-7）k ——堤身渗透系数； k 0——堤基渗透系数； H 1——水位到坝脚的距离（m ）； H 2——下游水位（m ）； H ——堤防高度（m ）；q ——单位宽度渗流量（m 3/s·m）； m 1——上游坡坡率，m 1=3.0；m2——下游坡坡率，m2=3.0；b——坝体顶部宽度6.0m；h0——下游出逸点高度（m）；锡伯河采用数据列表如下：正常工况锡伯河渗流计算结果表部分为相对不透水层，基础和堤身渗透系数相差100倍以上，下游无水，经计算堤身和堤脚无无出逸点，渗流稳定。
1.1 堤防整体稳定计算（1）计算方法根据《堤防工程设计规范》GB50286-2013进行抗滑稳定计算。
计算软件采用河海大学开发的AUTOBANK7.0水工结构分析系统。
计算方法为简化毕肖普法，计算公式如下：[]{}∑∑+±'+'+'-±=]/sin )[()/tan tan 1/(sec tan sec sec )(R M a V W K a a b c a ub a V W K Cϕϕ式中：K ——土坡稳定安全系数W ——土条重。
V ——垂直地震惯性力（V 向上为负，向下为正） u ——作用于土条底面的孔隙压力（KN/m 2）α——条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角（°）b ——土条的宽度ϕ''、c ——土条底面的有效凝聚力（KN/m 2）和有效内摩擦角（°） Mc ——水平地震惯性力对圆心的力矩（KN •m ） R ——圆弧半径（m ） （2）计算工况水位组合根据《堤防工程设计规范》，并结合工程情况和水文条件，本工程按施工期、正常运行期、水位骤降期三种工况进行整体稳定分析计算。
施工期工况临水坡水位一般为常水位，堤后一般采用地下水位；正常运行期临水侧取设计洪水位，背水侧取地表高程；水位降落期工况临水侧取骤降36h 的水位，背水侧取地表水位。
（3）计算断面选取某河道堤岸结构型式主要分拓浚式斜坡式复合、回填河道直斜复合式断面两种。
本次堤防稳定计算选取各典型断面进行整体稳定分析。
根据本阶段地质提供的资料，选取8个典型断面和最不利断面进行计算。
（4）各土层物理力学指标 a.地质指标取用分析根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013），在计算正常运行期、水位骤降期工况的安全系数时，采用建议值的固结快剪指标。
施工期采用总应力法，对应使用快剪指标。
在计算中，根据地质提供的快剪建议值计算，对于由Ⅲ3层淤泥和Ⅲ1层淤泥质粉质粘土控制的土层堤防设计断面安全系数很难达到1.0以上，由于本工程为拓浚河道，堤顶增加土体荷载较小，相对对地面以下土体扰动很小，原有土体大多仍保持原有饱和固结状态，施工期若采用快剪建议值指标，很多断面的安全系数都在0.7、0.8左右，需在设计断面基础上再退堤20m 甚至更远增加综合坡比，或采用地基处理措施，安全系数才能达到1.0以上，这会使工程的投资增大很多以及对征地等政策处理造成困难，计算采用快剪指标是不合适的。
防洪工程经常用到的公式在抗洪抢险中，经常遇到一些技术问题，也就是暴雨、洪水、河道、水库的设计洪水、校核洪水、河道过洪能力计算问题，本人把一般常用的水利水电工程计算公式摘录如下，以供大家在抗洪抢险中参考、探讨：㈠暴雨洪水设计⑴暴雨设计：暴雨：12小时降雨量达到30毫M或者24小时降雨量达到50毫M时称为暴雨。
每小时以内的降雨量达到20毫M也称为暴雨。
设计暴雨的计算公式：①设计点雨量计算公式：Htp=KpHt(式中：Ktp——设计点雨量；Kp——皮尔逊曲线值；Ht——最大雨量均值；t——欲求时间；)②设计面雨量计算公式：Ht面=atHt（式中：Ht面——设计面雨量；at——暴雨线性系数；Ht——设计历时点雨量；at、bt——暴雨线性拟合系数；）③暴雨系数计算公式：at=（式中：at、bt——线性拟合参数；F——流域面积；）④多年平均径流量计算公式：Wp=1000yF(式中：Wp——多年平均径流量；y——多年平均径流深；F——流域面积；)⑤设计频率年径流深计算公式：yp=yKp(式中：y——多年平均径流深；Kp——频率模比系数；)⑥多年平均年径流系数计算公式：α=y/x =W/1000Fx（式中：α——多年平均年径流系数；y——年径流深；x——多年平均降雨量；）⑵洪水设计：①洪水特征：一般常用洪峰流量、洪水总量、洪水过程线三个要素表示。
洪水设计的概念：一次降雨形成的洪水过程线，反映洪水的外形，过程线上的最大值就是洪峰流量，用Q表示。
洪峰最高点就是洪峰水位，用Z表示。
洪水过程线和横坐标所包围的面积，经过单位面积换算求得，就是洪水总量，用W表示。
洪水过程线的底宽是洪水总历时，用T表示。
从开始涨水到洪峰流量的历时称为涨水历时，用t1表示。
从洪峰到洪水下落到终止的历时称为落水历时，用t2表示。
洪水总历时等于涨水历时和落水历时之和。
即T=t1+t2。
一般情况下，一次降雨形成的洪水过程称为单式洪水过程。
相邻两次以上的降雨，前面降雨形成的洪水没有泄完，后面降雨形成的洪水接踵而来，称为复式洪水过程。
水利堤坝工程中渗透参数的选取及渗流计算方法评价水利堤坝工程中渗透参数的选取及渗流计算方法评价摘要：渗流是引起涉水工程破坏的重要原因，因此渗流计算是水利水电工程涉水工程设计中不可或缺的步骤。
渗透参数的选取与渗流方法的选择，直接影响对工程渗流稳定性的评价。
本文结合笔者多年工作经验，就水利水电工程设计中渗透参数的选取与渗流计算的几种方法进行了初步的分析，并总结出渗流计算注意的一些问题，提高了计算结果准确性，对进一步采取防渗措施提供参考。
关键词：水利工程渗流计算堤坝设计引言堤防工程的设计与施工准则要求保证堤防建筑物能抵御洪水的威胁。
由于堤防大多沿天然河岸修建，因此，堤防基础的渗透稳定问题普遍存在。
本文主要针对堤防渗流参数的选用并对渗流计算方法进行了评价。
1、渗流计算目的（1）坝体（堤身）浸润线的位置。
（2）渗透压力、水力坡降和流速。
（3）通过坝体（堤身）或堤基的渗流量。
（4）坝体（堤身）整体和局部渗流稳定性分析。
2、计算工况及渗透系数的选用岩土工程参数的选用需要根据满足给定保证率时，通过实验方法选用。
不同工况需要选用不同的参数，否则就无法满足工程设计所需要的保证率。
2.1常规堤防工程常规的堤防工程计算提出了三种水位组合，此三种水位组合的渗流计算目的及相应土体的渗透系数选取原则主要为：（1）临水侧为高水位，背水坡为相应水位。
本组合的计算目的：①计算背水坡可能最高的逸出点位置、背水坡逸出段及背水坡基础表面出逸比降，用于背水坡渗流安全复核、反滤层及排水设施设计；②背水坡面可能最高的浸润线，用于背水边坡稳定计算；③当堤身、堤基土的渗透系数大于10-3cm∕s时，计算渗流量，用于分析防渗措施对本工程运行要求的可行性和背水坡排水设施设计（对于大坝均要求进行渗流量计算）。
对上述第①、②种计算目的工况，堤身、堤基的渗透系数则取小值平均值，对第③种计算目的工况则取大值平均值。
（2）临水侧为高水位，背水坡为低水位或无水。
本组合的计算目的：①背水坡面可能最高的浸润线，用于背水坡边坡稳定计算，相应各土体的渗透系数取小值平均值；②复核局部渗流稳定及进行反滤层设计，则进行局部渗流稳定性复核土体的渗透系数取小值，其上、下部位土体的渗透系数取大值平均值。
防洪堤渗流稳定的计算方法和对应的工程措施山区河道一般流速较大，长期经受冲刷渗透作用，防洪堤容易发生塌陷和滑动破坏。
本文以平泉市瀑河三期防洪生态综合整治工程为例，从堤防的基础防渗工程情况出发，对防洪堤渗流稳定的计算方法进行了分析，并提出了一些对应的工程措施，使得防渗效果更为可靠，以期能够为防洪堤渗流体系的有效运行提供保证，从而避免出现一些危害。
标签：防洪堤；渗流；稳定措施瀑河三期为山区河道，地基材料为砾砂和角砾，具有强透水、易被冲刷、粒径大、固结性差的特点。
为工程造价记，新建及加固堤防主要采用河道开挖砂砾料填筑，主槽按10年一遇洪水不出槽考虑，堤顶平均填筑高度为1.5m。
迎水面边坡系数为1：3，堤顶宽度为4.5m。
整体河道位于平泉市城区上游，原状地势险峻，防洪能力差，为下游城区段造成很大安全隐患，因此需要对该河道段的防洪堤采取优化处理措施，才能满足安全生态等要求。
一、防洪堤渗流稳定计算方法新建及加固堤防主要采用开挖砂砾料填筑，堤基主要为砾砂、角砾等。
堤身、堤基渗透破坏类型主要为管涌，砾砂、角砾的允许水力比降值分别为0.18、0.17。
渗流采用有限元数值分析方法计算，应用河海大学工程力学研究所研制Autobank7.0软件程序进行计算。
（1）渗流稳定计算过程①出逸坡降计算上述程序假定渗透介质不可压缩，渗流符合达西定律，计算域内没有源密度的情况，各向异性连续介质二维稳定渗流场的控制方程为：②渗流计算工况根据《堤防工程设计规范》渗流及渗透稳定计算中规定，拟定渗透稳定计算工况如下：工况1：河道设计水位正常运行，堤外无水，复核堤防背水坡稳定；工况2：河道设计水位正常运行工况下增加地震荷载，复核堤防临水、背水侧堤坡。
③渗透稳定分析当实际出逸坡降大于允许渗流坡降时，可能发生渗透破坏，应采取措施，反之，则不会发生渗透变形。
（2）边坡抗滑稳定①计算方法边坡稳定分析采用瑞典圆弧法计算，公式如下：具体计算采用河海大学Autobank7.0软件计算。
水闸消能防冲计算
水闸消能防冲计算的目的是保护水闸下游河床免受冲刷，其计算内容主要包括过闸流量、水跃高度等。
以下是一个简单的计算流程：
- 计算过闸流量Q：根据宽顶堰的自由出流公式进行计算。
假设e=0.95，m=0.385，H0≈H=2.4m，b=8m。
计算可得Q=48.18m³/s。
- 计算hc和hc’’：假设消力池的池深为 1.2m，池底高程为-0.2m，则E0=3.40+0.2=3.60m。
位于出口位置处的B=24+1=9m，由此可计算出单宽流量q=48.18/9=5.535m²/s。
然后将=0.95，g=9.81带入公式E0=hc+q²/2g$\varph$²hc²，求出hc=0.754m，再将该数值代入到求hc’’的公式中，求出hc’’=2.432m。
在进行水闸消能防冲计算时，需要考虑多种因素，并根据实际情况选择合适的计算方法和参数。
如果你需要进行更精确的计算，建议咨询专业的水利工程师或参考相关的设计规范。
堤防工程算例(201010)一、问题简介某区域拟修建一条长度为1000m的护岸，其中央段需要建造一道高3m、宽10m的堤防，保护在内的区域为30m1000m(长宽)。
请根据给定参数进行计算，探讨堤防工程设计及建造的相关问题。
二、参数设定1.堤防高度：3m2.堤顶宽度：10m3.堤坡坡度：1:34.坝顶高程：EL+2.0m5.设计洪水位为：EL+16.0m（所需参考的上下游河道各种汇流计算已得出）6.堤面材料：粉土，摆面58度，坡面45度7.堤防投影长度：L=1000m三、计算过程1. 堤防顶宽计算首先计算堤防顶宽W，公式为：W=(ℎ+1)∗(1−1/k)+10其中，h为堤防高度，k为堤坡坡度，计算得到：W=(3+1)∗(1−1/3)+10=13.67(m)故堤防顶宽W=13.67m。
2. 坝顶高程计算计算坝顶高程EL1，公式为：EL1=EL+2.0(m)其中，EL为基准面高程，计算得到：EL1=20+2.0=22.0(m)故坝顶高程EL1=22.0m。
3. 设计洪水位计算计算设计洪水位EL2，公式为：EL2=EL+16.0(m)其中，EL为基准面高程，计算得到：EL2=20+16.0=36.0(m)故设计洪水位EL2=36.0m。
4. 坝顶宽度计算计算坝顶宽度B，公式为：B=2∗(W−1.0)+6.0计算得到：B=2∗(13.67−1.0)+6.0=32.34(m)故坝顶宽度B=32.34m。
5. 坝体积计算先计算坝体体积V1，公式为：V1=(L+B)∗ℎ∗(1+1/k1)/2其中，L为堤防长度，B为坝顶宽度，h为堤防高度，k1为坝坡坡度，计算得到：V1=(1000+32.34)∗3∗(1+1/3)/2=3050(m3)再计算因排水而减少的坝石体积V2，公式为：V2=V1∗I1/I2其中，I1为压实系数，I2为排水系数。
按G20-88《建筑填筑物设计规程》取I1=0.9，I2=0.75，计算得到：V2=3050∗0.9/0.75=3660(m3)故坝体积V=V1-V2=3050-3660=-610(m^3)。
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。
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。
