河床冲刷深度计算
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。
天然河道冲刷深度计算
天然河道冲刷深度计算天然河道是经过长时间自然作用形成的自然河道，由于其形成过程中的一些特殊条件和因素，其河床深度和宽度非常复杂，难以准确测算。
而冲刷深度是天然河道中河床变化最为显著的指标之一，也是衡量河道演变过程中重要参数之一。
下面将介绍天然河道冲刷深度的计算方法。
一、冲刷深度的定义和意义冲刷深度指的是河床因为水流冲刷而发生变化的深度。
天然河道冲刷深度是河道演变过程中基本参数之一，可以反映河道演变史、河床勾配、河流水力环境等。
通过计算天然河道的冲刷深度，可以准确分析河道的演变趋势和演变速率，为河道治理和保护提供依据。
二、天然河道冲刷深度的计算方法天然河道的冲刷深度可以通过实地的测量数据和数学模型计算得出。
1. 实地测量数据法实地测量数据法指的是使用测量仪器直接在河床上进行测量。
常用的测量仪器有测线仪、测深仪和高差仪等。
根据测量数据，计算出两个时间点之间的河床平均高度差，即为河道冲刷深度。
这种方法具有准确性高，实时性好的特点，但是需要在实地进行测量，费时费力。
2. 数学模型法数学模型法通过建立数学模型计算河道冲刷深度，其中最为常用的数学模型是算法模型。
算法模型是一种基于特定算法的数学模型，可以通过对过去一段时间河道演变状态的分析，将河道冲刷深度与河道环境因素联系起来，并得到相应的计算公式。
通过输入不同的河道环境数据，就可以得到相应的冲刷深度计算结果。
算法模型是一种快速高效的计算方法，适用于大规模的河道冲刷深度计算，但是其准确性依赖于河道参数的选取以及模型的精度。
三、总结天然河道冲刷深度是反映河道演变过程的重要指标之一，准确求算天然河道冲刷深度对于河道治理和保护具有重要意义。
通过实地测量数据法和数学模型法两种方法，可以得到较为准确的冲刷深度计算结果。
对于不同的河道环境和需求，应选择适合的方法进行计算，以取得最优的结果。
冲刷计算
4.3 冲刷与淤积分析计算建桥后，由于桥墩的束水作用，桥位处河床底部将发生下切冲刷。
根据工程地质勘探报告，该桥桥址处，河床冲刷层为亚粘土。
河床的冲刷计算按粘性土河床处理。
4.3.1一般冲刷计算采用《公路桥位勘测设计规范》中8.5.4-1式85135'233.0⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛=L c mc c p I h h B Q A h μ（4-3式）式中, h p --桥下一般冲刷后的最大水深(m);Q 2--河槽部分通过的设计流量（m 3/s ）； μ—桥墩水流侧向压缩系数，查《公路桥位勘测设计规范》中表8.5.3-1；h mc--桥下河槽最大水深（m ）； c h --桥下河槽平均水深（m ）；A —单宽流量集中系数，5.0⎪⎪⎭⎫⎝⎛=H B A ,B 、H 为平滩水位时河槽宽度和河槽平均水深。
A=1.0～1.2'c B --桥下河槽部分桥孔过水净宽（m ） ,当桥下河槽扩宽至全桥时'c B 即为全桥桥下过水净宽；I L --冲刷坑范围内粘性土液性指数，在本公式中I L 的范围为0.16～1.19。
根据工程地质勘探报告，牧野桥I L =0.67。
经计算得：现状河道条件下，该桥100年一遇设计洪水位为72.73m 时，一般冲刷完成后，主槽最大水深h p 为9.19m ，最大冲坑深3.58m 。
按规划整治后的河道条件下，该桥100年一遇设计洪水位为71.30m 时，一般冲刷完成后，主槽最大水深h p 为6.42m ，最大冲坑深1.26m 。
4.3.2 局部冲刷计算牧野路卫河桥设计墩宽b=2.40m ，桥墩的走向与水流方向一致，墩形计算宽度B 1=2.40m ，查《公路桥位勘测设计规范》附录16，K ξ =0.98。
一、现状河道条件下，该桥100年一遇设计洪水位为72.73m 时，一般冲刷完成后，主槽最大水深h p 为9.19m ，H p /B 1=3.83>2.5，根据《公路桥位勘测设计规范》采用该规范中的8.5.4-3式V I B K h L b 25.16.0183.0ξ= （4-4式）式中，h b --桥墩局部冲刷深度(m);K ξ--墩形系数；B 1--桥墩计算宽度（m ）； hp--一般冲刷后最大水深 (m);d -- 河床泥沙平均粒径, d =0.0145（mm ）；V-- 一般冲刷后墩前行进流速(m/s)3261ph d E V = =1.43E —与汛期含沙量有关的系数，查《公路桥位勘测设计规范》中表8.5.3-２，E=0.66。
冲刷计算
4.4.1自然冲刷河床演变是一个非常复杂的自然过程，目前尚无可靠的定量分析计算方法，根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）中7.2条的要求，河床的自然冲刷是河床逐年自然下切的深度。
经深入调查，桥位处河段整体无明显自然下切现象，由于泥沙淤积，河床会逐年抬高，本次计算不考虑自然冲刷的情况。
4.4.2一般冲刷大桥建成后，由于受桥墩阻水影响，桥位断面过水断面减小，从而引起断面流速增大，水流挟沙能力也随之增大，会造成桥位断面河床冲刷。
根据地质勘察报告，桥位处河床为砂卵石层，河床泥沙平均粒径为40（mm ）。
按《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）的技术要求，非粘性土河床的一般冲刷可采用64—2简化公式计算：()max 66.029.02104.1h B B Q Q A h cc p ⎭⎬⎫⎩⎨⎧-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=μλ公式中： h p ——桥下河槽一般冲刷后最大水深（m ）； Q 2——桥下河槽部分通过的设计流量（m 3/s ）； Q c ——天然状态下河槽流量（m 3/s ）；A ——单宽流量集中系数 15.0⎪⎪⎭⎫⎝⎛=H B A ；B C ——计算断面天然河床宽度（m ）；λ——设计水位下，桥墩阻水面积与桥下过水面积比值；μ——桥台前缘和桥墩两侧的漩涡区宽度与桥孔长度之比； B 2——桥下断面河床宽度（m ）； h max ——桥下河槽最大水深（m ）。
经计算：桥址处各设计频率一般冲刷深度成果见表4.4—1。
表4.4—1 XX 大桥一般冲刷计算成果表4.4.3局部冲刷根据XX 大桥桥型布置图，按《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）的技术要求，局部冲刷计算采用65—1修正式中的公式进行计算：当V ＞V 0时，10,00,'006.011,b )(K n V V V V v B K h v ⎭⎬⎫⎩⎨⎧---=ηξ h b —桥墩局部冲刷深度（m ）从一般冲刷后床面算起； K ξ—墩形系数，K ξ=1.05； K η1—河床颗粒影响系数； B 1—桥墩计算宽度；V—一般冲刷后墩前行近流速（m/s）；V0—河床泥沙起动流速（m/s）；V,0—墩前泥沙起冲流速（m/s）；n1—指数。
[重点]冲刷深度
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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2.5m，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。
天然河道冲刷深度计算
天然河道冲刷深度计算
天然河道河床深度是指河道底部到水面之间的距离，其计算方法通常是通过测量河道底部的高程和水面高程来确定。
然而，由于河道中的水流不断地冲刷着河床，导致河床深度会发生变化。
因此，对于天然河道的深度计算，需要考虑河道底部的深度变化。
河道沿程的沉积质量和河床坡度是影响天然河道河床深度变化的主要因素。
沉积质量受水体携带物质量和河道水流速度的影响，河床坡度则受到河道地形和水流力的影响。
因此，天然河道深度变化的计算需要考虑这些因素。
现有的计算方法主要是基于河道横截面形态的变化，将河道划分成若干个河段，按照时间序列对每个河段的河床高程进行测量，并计算出深度变化量。
同时，还可以利用一些数学模型来对河道的深度变化进行预测和模拟。
总之，天然河道深度的计算需要考虑河道沿程的变化和河床深度变化的影响因素。
通过对这些因素的综合分析，可以计算出河道的深度变化量，为河道管理和防洪工作提供参考。
- 1 -。
桥下河床冲刷计算
对于小桥，其孔径是根据河床铺砌类型的允许流速值决 定的，其进出口沟床要采用同类铺砌规格。小桥进出 口的铺砌范围以及深度等的计算可参照涵洞进出口的 计算方法进行。
WUHEE
一、进口沟床加固
WUHEE
WUHEE
Vs
0.23
1 IL
1.3
h
2 p
3
Qp
hmax
5
3
3
5
hp
L j
0.23
h
1 IL
1.3
Vs
0.22
1 IL
e
1.15
h
2 p
3
Qp
hmax
5
8
3
5
hp
L j
0.22
h
1 IL
1.15
《公路桥位勘测设计规范》（JTJ062-91)
WUHEE
四、墩台底面埋设高程计算 依据：自建桥前天然河床床面算起的河床自然演
变冲刷、一般冲刷和局部冲刷三者最不利组合 所得的总冲刷深度。墩台底面最低埋设高程就 是设计水位减去总冲刷深度和安全埋入深度。
Z jd Zs hp hb h c
WUHEE
第三节 小桥涵进出口沟床加固
小桥涵修建后造成水流集中，流速增加，为防止冲刷， 危及桥涵基础和路基安全，在小桥涵进出口均应作铺 砌加固。
hmax
h h
hmax
WUHEE
第二节 桥墩旁局部冲刷
一、局部冲刷现象
WUHEE
二、非粘性土河床的局部冲刷计算
《公路桥位勘测设计规范》（JTJ062-91)： 65-1修正公式，65-2修正公式
河岸冲刷深度计算
1、水流平 行于岸坡产
计算公式
hB
hp
[( V cp V允
）n
1]
式中： hB-局部冲刷 深hp-度冲（刷m处)，的 水Vc深p-平（均m流)， 速V允（-河m床/p
V允
n
hp
3.9333862 0.6
0.25
3.5
2、水流斜 冲防护岸坡
21.07
4 8 10
3、Vj的计算 ⑴.滩地河 床， 计算公式
Vj Q1 • 2 B1 • H1 1
2
2
8
3
10
6
式中： B1-河滩宽度 （Q1m-通)，过从河河滩 部H1分-河的滩设水计深
(ηm-水); 流流速 分配不均匀
Q1
B1
H1
496
42
3.5
η
Vj
1.5
4.0489796
α
≤15°
土性质 不密实的
表B.2.2 粘性土的当量粒径值
空隙比 0.9～1.2
干容重 （kN/m3）
11.76
粘性土当量粒径 （cm）
粘土及重粘壤 土
轻粘壤土
黄土
1
0.5
0.5
中等密实的 0.6～0.9 密实的 0.3～0.6
很密实的 0.2～0.3
11.76～ 151.56.868～ 191.96.060～
20°
η
1
1.25
表B.2.3 水流流速不均匀系数
30°
40°
50°
60°
70°
80°
1.5
1.75
2
2.25
2.5
2.75
⑵.无滩地河
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vcp v允
n ） 1]
管道跨河段冲刷深度计算
允许流速 形状系数 v允 n 1.8 0.25 1.4 0.25 1.6 1.5 0.25 0.25
8#跨河段 9#跨河段 10#跨河段 11#跨河段 12#跨河段
14.2 33.2 14.9 13.8 23.6
657.20 648.63 649.06 649.95 649.95
5.1 9.6 4.2 3.1 8.5
2.78 3.46 3.55 4.45 2.78
设计规范
《河道整治设计规范》（GB50707-2011） 《堤防工程设计规范》（GB50286-98） 《水力计算手册》（第二版）
河沟 河沟 河沟 河沟 河沟
011） 8）
P39 P47
黑石头冲跨河段 小卵石 15～25 2.3 1.5
流速计算
允许不冲流速 v允（m/s） 2.0 1.5 1.6 1.3 1.3 1.8 1.5 1.5 1.6 1.3 1.0 1.2 备注 冲沟 冲沟 冲沟 河沟 河沟 河沟 河沟 河沟 河沟 河沟 河沟 河沟 地面线 847.83 686.47 668.39 647.91 647.23 608.38 601.14 656.1 647.03 647.86 649.05 648.85 洪水位 848.53 687.07 669.09 649.11 648.43 609.78 602.24 657.2 648.63 649.06 649.95 649.95
跨河段设计流速计算
跨河河段 1#跨河段 2#跨河段 3#跨河段 4#跨河段 5#跨河段 6#跨河段 7#跨河段 设计洪水流量 设计洪水位 过水断面 设计流速 m m/s m3/s(5%) m2 15.2 848.53 3.9 3.90 14.1 687.07 4.2 3.36 13.7 669.09 3.8 3.61 16.8 649.11 4.1 4.10 17.3 648.43 4.3 4.02 25.3 609.78 5.6 4.52 15.5 602.24 3.5 4.43
管道跨河段冲刷深度计算
设计参数 1#跨河段 2#跨河段 3#跨河段 4#跨河段 5#跨河段 6#跨河段 7#跨河段 8#跨河段 9#跨河段 10#跨河段 11#跨河段 12#跨河段 冲刷处水深 hp 0.7 0.6 0.7 1.2 1.2 1.4 1.1 1.1 1.6 1.2 0.9 1.1 平均流速 vcp 3.90 3.36 3.61 4.10 4.02 4.52 4.43 2.78 3.46 3.55 4.45 2.78 允许流速 形状系数 v允 2.0 1.5 1.6 1.3 1.3 1.8 1.5 1.5 1.6 1.3 1.0 1.2 n 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
算
冲刷深度 △hB 0.35 1.05 0.50 0.36 跨河河段 大人坡跨河段 大河蹽河段 新寨跨河段 土质 中卵石 小卵石 小卵石 粒径（mm） 25～40 15～25 15～25 水深(m) 3 2.9 4.2 允许不冲流速 1.8 1.4 1.6 v允（m/s）
度计算
冲刷深度 △hB 0.13 0.13 0.16 0.40 0.39 0.36 0.34 0.18 0.34 0.34 0.41 0.26 备注 冲沟 冲沟 冲沟 河沟 河沟 河沟 河沟 河沟 河沟 河沟 河沟 河沟 跨河河段 1#跨河段 2#跨河段 3#跨河段 4#跨河段 5#跨河段 6#跨河段 7#跨河段 8#跨河段 9#跨河段 10#跨河段 11#跨河段 12#跨河段 土质类型 大卵石 中卵石 中卵石 小卵石 小卵石 中卵石 中卵石 中卵石 中卵石 小卵石 小卵石 小卵石
允许不冲流速计算
粒径（mm） 40～75 25～40 25～40 15～25 15～25 25～40 25～40 25～40 25～40 15～25 15～25 15～25 水深(m) 0.7 0.6 0.7 1.2 1.2 1.4 1.1 1.1 1.6 1.2 0.9 1.1
备注 冲沟 冲沟 冲沟 河沟 河沟 河沟 河沟