河流横断面的设计方案

时间：2023-06-20 理论教育版权反馈

【摘要】：根据主槽现状河势和横断面形态，提出现状概化断面。式、式、式逐渐加大了断面大糙率部分的影响。图7.5-9复式断面计算断面不分区时，断面过流量记为Q0，综合糙率记为n0，采用式计算。

河流横断面的设计方案

7.5.3.1　横断面设计步骤

河流横断面设计的步骤如下：

（1）根据功能要求，确定设计流量。对于防洪，根据防洪标准和水文计算成果确定设计洪峰流量。对于供水、灌溉，根据引水时段和供水保证率确定枯水期设计流量和水位。对于航运，根据航道等级分析枯水期的设计流量和水位。

（2）分析河流现状横断面，分段选定设计横断面基本型式。对于弯道段，可以选择非对称的复式断面。

（3）分段初定设计主槽断面。根据主槽现状河势和横断面形态，提出现状概化断面。按供水、灌溉、航运要求，计算复核主槽概化断面是否满足流量、水位要求。在此基础上，初步拟定设计主槽断面。

（4）分段初定设计防洪断面。在设计主槽断面基础上，根据设计洪峰流量和限制的设计范围，初拟设计防洪断面，进行断面过流能力计算，初步确定堤距和设计防洪断面。

（5）水面线计算。根据上述计算，结合平面布置原则，拟定连续的堤线和中水治导线，计算水面线。常常需要进行水面线方案比选。

（6）成果检查和微调。根据水面线、堤线、堤高成果，进一步检验周边环境制约因素，与市政、交通、规划等部门进行对接。当周边环境因素（例如铁路、桥梁、军事设施等）形成强制性制约时，局部调整设计断面和水面线。

7.5.3.2　主槽横断面

设计洪峰流量决定了河流全断面的大小，造床流量决定了主槽横断面的大小。主槽断面进行少量的整治，往往能满足供水、灌溉、航运设计流量和设计水位的要求，然后以此为基础，利用滩地过洪，计算行洪全断面的大小。对于城市河流，情况要复杂一些。

城市河流，往往要提高防洪标准，增大设计洪峰流量，这时需要扩大全断面过流能力。扩大全断面过流能力的方式有两种：一是堤防后退，大量增加滩地过水流量，主槽断面按造床流量整治，基本不变。堤防后退，需要增加占地，在老城区无法实现，在新城区实现也有一定困难；二是堤线基本维持现状，疏挖河道主槽，扩大主槽面积，缩窄滩地面积，大量增加主槽过水流量。河道管理的相关政府部门常常乐于接受这种方式。这时，疏挖后的主槽断面面积一般大于天然形成的主槽断面面积，过流能力大于造床流量，与河流来水来沙情况是不相称的，设计断面必然进行自然调整，可能会淤积缩小面积，也可能会变化纵比降。要维持设计断面，需要人工干预。

7.5.3.3　过流能力计算

1.计算公式

采用明渠均匀流，用谢才公式和曼宁系数公式进行断面过流能力计算，计算公式见式（6.1-21）、式（6.1-9）、式（6.1-10）。对于复式河道断面，断面综合糙率可以选择式（7.5-1）、式（7.5-2）或式（7.5-3）进行计算。

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式中　n——断面综合糙率；

　　　χi——过流断面第i部分的湿周，m；

　　　ni——过流断面第i部分的糙率。

式（7.5-1）、式（7.5-2）、式（7.5-3）逐渐加大了断面大糙率部分的影响。对于天然河道，一般河床的糙率小于滩地和岸坡的糙率，所以三个公式实际上是逐渐突出了滩地和边坡的影响。一般情况下，当糙率最大值与最小值的比值大于1.5～2.0时，用计算式（7.5-2）或式（7.5-3）；当糙率最大值与最小值的比值小于1.5～2.0时，用式（7.5-1）。

对于复式断面，一般要分区计算各区过流量，然后求和得到全断面过流能力。

2.梯形断面过流能力算例

以梯形断面为例（图7.5-6），观察不同糙率公式对计算结果的影响。

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图7.5-6　梯形断面案例

计算参数为：底宽b1=15m，m1=m2=3，糙率n1=0.02，n2=n3=0.03，水力梯度J=1/3000，最大水深H=6m。

用式（7.5-1）计算出的糙率和流量记为n01和Q01，式（7.5-2）计算出的糙率和流量记为n02和Q02，式（7.5-3）计算出的糙率和流量记为n03和Q03。计算流量差值的比率记为η1=（Q01-Q02）/Q02，η3=（Q02-Q03）/Q02。计算结果见表7.5-1和图7.5-7、图7.5-8。结果表明，n01＜n02＜n03，Q03＜Q02＜Q01，η1的最大值为10.0%，η3的最大值为10.4%，用不同的糙率公式计算的断面过流能力结果相差不大。(www.xing528.com)