堤防冲刷深度计算

      1、冲刷深度：

      总冲刷深度为自河床面算起的河床自然演变冲刷、一般冲刷与局部冲刷深度之和。

      在洪潮水流共同作用下河床冲淤剧烈 ， 极端洪水条件下河床的冲刷深度是过江隧道工程的关键问题之一 。基于河床演变分析 、 动床数值模拟和动床物理模型等研究手 段 ， 建立 了河口过江隧道河段洪水冲刷深度的预测模型 ， 分别经河口的典型实测地形、水流泥沙及河床冲淤等实测资料进行验证 。在此基础上预测了某过江隧道河段在极端洪水作用下河床最大冲刷深度 ， 三种研究方法所得的结果定性定量基本合理 ， 且与地质详勘的沉积分析成果基本一致 ， 进一步表明了预测模型的可靠性 ， 预测的最大冲刷深度可为过江隧道的合理埋设提供科学依据 。

      2、河床演变分析

      洪潮水流作用下对河床冲淤幅度大 ， 在此河段埋设过江隧道 ， 极端洪水作用下的冲刷深度是工程设计的关键参数之一 。单一的研究方法难以保证结果的可靠性 ， 采用多学科的研究手段综合分析确定非常必要 。

      1)基于河床演变分析的方法 ， 根据河口河相关系式建立隧道断面洪水冲刷面积与钱塘江河口汛期平均流量 、最大月平均流量和洪水洪峰流量的回归预报关系 ， 通过实测地形资料进行相关性和显著性检验 ， 结果表明基于河床演变分析的预报模型的精度可用于实际预报 。

      2)基于建立的洪水冲刷深度预报模型 ， 综合研究了河段在极端洪水作用下的冲刷深度 ， 探讨了模型水沙边界条件的确定 ， 并对各预测模型的成果进行了讨论 。基于河床演变分析的方法 、动床数学模型及动床物理模型的预测成果与地质详勘的实测资料基本吻合 ， 表明了预测模型的可靠性 ， 综合研究得到的预测成果可为过江隧道的合理埋设提供科学依据 。

      计算公式：

      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：hS―局部冲刷深度(m); Hp―冲刷处的水深(m); Ucp―近岸垂线平均流速(m/s); UC―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); rs,r分别为泥沙与水的重度(KN/m3),g为重力加速度(m/s2).Ucp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。