过桥雍水计算
不同行业桥梁壅水计算公式比较分析

【 文章编号 ] 1 0 0 2 -0 6 2 4 ( 2 0 1 5 ) 1 0 -0 0 0 4 -0 2
东北 水利水 电
2 0 1 5年第 l 0期
不同行业桥梁壅水计算公式比较分析
张 旭
( 深 圳市 深 水水 务 咨询 有 限公 司 , 广 东 深圳 5 1 8 0 0 3 )
水 影 响线 内 的河 道 堤 防 都 要考 虑 加 高 ,桥 梁 净 空 的设计 也 必 须考 虑 桥 梁 壅水 的 影 响。根 据 < 河 道 管
△ 0 ——上游壅高水头 , △ z 0 =A Z + v : / , m;
△卜 水面壅高值 , m; : / 2 厂 上游渠道行近
中值 粒径 , 即按质量计 5 0 % 都较它为小的粒径 , 无 公式 ( 2 ) 系铁道 部科学研 究院陆浩 、 曹瑞 章 、 王玉洁 1 9 9 8年的铁道部课题成果 , 也是 由能量方 程 推导而来 , 根 据我 国模型试验和 4 O 余座桥梁调
查资料 , 经过 多年不 断完善和检验制定的 , 考虑 了 建桥前后过 水面积 的变化和 河床 冲刷对壅水高值 的影响 ,但是没有像无坎宽顶堰 流公式那样考虑 桥孔进 出口型式及桥墩形状有关的 因素影响。 1 . 3 铁 路行业桥梁壅水计算公式 铁路 行业桥 梁壅水计算公式 ( 6 ) 在T B 1 0 0 1 7 —
上 游 渠 道 行 近 流 流速水头 , m, 一般可忽略 ;
理范 围内建 设 项 目防洪 评价 报告编 制导则 ( 试 行) > 的规定 “ 对 占用河道断面 , 影响洪水下泄 的阻 水建筑物 , 应进行壅水计算” 。 但水利 行业、 公路行
业及 铁 路 行 业 桥 梁 壅 水 计 算 规 范或 手 册 推荐 的计 算 公式 都 不 尽相 同 。
渠道上修建挡水建筑物壅水计算

渠道上修建挡水建筑物壅水计算
摘要:
一、渠道上修建挡水建筑物的背景和意义
1.我国水资源的分布和利用现状
2.渠道上修建挡水建筑物的作用和价值
二、挡水建筑物的设计原则和要求
1.设计依据和标准
2.设计目标和原则
3.挡水建筑物的类型及其适用场景
三、壅水计算的方法和步骤
1.基本概念和公式
2.计算流程和所需参数
3.计算实例和结果分析
四、挡水建筑物施工和运行管理
1.施工要求和质量控制
2.运行管理及维护
3.安全监测和应急预案
正文:
渠道上修建挡水建筑物壅水计算在解决我国水资源的分布和利用问题上具有重要意义。
水库壅水水面线计算

水库壅水水面线计算
水库壅水水面线是指水库蓄水后,水库水面的高度与水库坝顶之间的接触线。
它是水库管理和调度的重要指标,对于保障水库的安全运行和防洪排涝具有重要意义。
水库壅水水面线的计算是一个复杂而关键的过程,涉及到多个因素的综合考虑。
首先,需要考虑水库的设计洪水位和最高水位,这是根据水库的设计要求和具体情况确定的。
其次,还需要考虑水库的库容和蓄水量,以及来水情况和降雨情况。
根据这些因素,可以计算出水库的水位变化规律和蓄水线的高度。
在实际操作中,通常会根据水库的实际情况和需要进行调整。
比如,在防洪期间,为了应对可能的洪水威胁,可以适当提高水库的壅水水面线,以增加蓄水量和防洪能力。
而在旱季或供水期间,可以降低壅水水面线,以保证供水和灌溉的需要。
水库壅水水面线的计算和调整需要科学的方法和严密的管理。
一方面,需要准确的水文数据和预测模型,以对水库的蓄水量和水位变化进行预测和调度。
另一方面,还需要考虑到周边环境和社会经济因素,以确保水库的安全运行和最大效益。
水库壅水水面线的合理确定对于水库管理和运行非常重要。
在水资源有限和环境保护的背景下,合理调整水库的壅水水面线可以充分利用水资源,提高水库的多功能效益。
同时,也可以减少水库溃坝
和洪灾等安全风险,保护人民生命财产安全。
水库壅水水面线的计算和调整是水库管理和调度的重要内容。
通过科学的方法和严密的管理,可以合理确定水库的壅水水面线,提高水库的安全性和效益。
同时,也需要充分考虑周边环境和社会经济因素,实现水资源的可持续利用和社会经济的可持续发展。
桥墩壅水的计算方法比较

由于桥墩 的阻碍 和束窄作 用 , 水流 经过桥墩 时需要 克服
桥墩施加 的阻力 , 而在桥墩前形成一定 的水化壅高 , 从 并损 失
一
定 的水头 。在长距 离输水 工程 和交通 工程 中 , 桥墩 壅水 高
义 。。例如 , ] 南水北调 中线 工程总 千渠全 长约 120k 受 7 m,
度 的确定 对 工程 防洪 设计 和 水 头 损 失 分 析 等 具 有 重 要 意 地 形高程 条件 的限制 , 总可利用 水头不到 1 0n, 0 l水头 十分宝 贵。但总 干渠 上除了大量 的渡槽 、 虹吸 、 倒 隧洞 、 涵等 过水 暗
科 技
Ab ta t Brd epe si t rdie so p n c a n l l ob tu tt e fo a d m a a ea n ra e i tr lv l sr a o hebr ge src : ig ir n wa e v rin o e h n eswil sr c h lw n y c us n ic e s n wa e e esup te m ft i d sr cu e F t rlv li r a ec u e yt ep e e c f ig ir sc l d b c wae .Th xm u ba k t ri fe tdbyt er t tu t r . hewa e e e nce s a sd b h r s n eo d epesi al a k tr br e ema i m c wae af ce h a i of s o t efo a e b tu td b h ir ot oa l a e o s ra o h ir 。t eFr u enu e 。t epe ha ean o f r t n,a d h lw r ao s r ce y t epe st hett lf ow rad wn te m ft epe s h o d mb r h irs p d c n i a i gu o n t ec n lg o tya dfito a t r h ha ne e me r n rcin fco .Thsp pe x mie e ea xsig mo esf rbr geb c i a re a n ds v r l it d l o i a kwae h o gh u ige p rme t l aafo e n d t rt r u sn x e i n a t r m d p y ia d l. Ya n lse a in s wsa g o gre n t x ei e t l a a.a d c n b p l df rc lultn rd eb c wa e n s b h sc 1mo es r el qu to ho o d a e me twih e p rm n a t d n a ea pi O ac aig b i g a k tri u e ciia lwswih lr efo r t. rtc lf o t a g lw a e Ke r Brd epe ;Ba k t r ub rtc lfo ywo d: ig ir c wa e  ̄S ciia lw;Ya n lSe u to r el q a in
Mike11水动力模型在桥梁壅水计算中的应用

大的影 响 ,因此必须慎重选用。 随着社会经济 的发展 ,越 来越多的涉水工程 开始兴建 ,导致对河 由于实测资料的 限制 ,河段糙率不易准确 确定 ,因此计算 时应采 道 的影响 E益显著 。 《 l i 可道管 理范围 内建设项 目防洪评 价报告编制导 用 实测资料来率定糙率。 则》 ( 试行)中提 出: “ 占用 河道断面 ,影响洪水下 泄的阻水建筑 24 桥 墩 概 化 对 . 物 ,应进行 壅水计算。 目前 涉水工程 阻水壅高的计算方法主要有经验 ” 由 于桥 墩 的 阻 碍 和 束 窄 作 用 ,水 流 经 过 桥 墩 时需 要 克 服 桥 墩 施 加 公式法和水力学计算模型 。由于经验 公式的多样性 以及对 不同参数取 的阻力 ,从而在 桥墩前形成一定 的水位壅高 ,并损 失一定的水头 。影 值的敏感 性 ,造 成各种经验公式计算 出的成果差别较大 ,使用 起来有 响桥墩 阻水作用 的凶素 十分复杂 ,包括上游 流量条件 、河 道 的地 形 、 定的局 限性 ;而水力学模型计算理论 及成果可靠 ,因而 受到了广泛 糙率 ,桥墩 的布置 和形状等 ,Mie 1的水工建筑 物设定 功能中提供 了 kl 应 用 。 目前 成熟 的计 算软 件主 要有 D k HIMie系列 、D l3 ef D、He— 专 门的桥梁模块 对桥墩进行模拟 ,建模时仅需提供相应参数 即可。 t c R s MS等 。 a、S 3 计 算 实 例 1 Mie 1模 型简 介 kl 某河流全长约为 97 k .3 m,拟建跨 河桥 梁一座 ,桥梁 与水 流方向夹 Mie 丹 麦 水 力 研 究 所 (a i dal stt.简 称 D ) 角 为 9 。 kl 1是 D ns Hyrui Ii e h c tu HI O ,桥 型 为单 孔 双 悬 臂 现 浇 梁 墙 ,设 置 2个 圆形 桥 墩 和 桩 基 ,桥 开发 的一系列水动力学软件之 一 ,用于模拟任何河 流流量 、水位 、泥 墩中心间距 lm。采用 Mie 水动 力模块进行计算 ,河床糙 率根据 文 0 kl 1 沙输送的软件系统 。Mie k 1 1功能较为齐全 ,包 括水 动力学模 型 ( D 测资料率定 ,计算成果见下表。 H Mo e d1 )、对 流扩 散 及 粘 性 输 沙 模 型 、非 粘 性 沙 传 导模 型 、N AM 降 雨 径 拟 建桥 梁 阻 水 壅 高计 算 成 果 表 流模 型 、单位线模 型 、洪水实 时预报模型 (F F )、地理信息 系统等模 频 率 P 设 ) 阻 水桥 墩 型 ,其中又以水动力学模型 ( D Mo e)的应用最为广泛 。 H d1 E ( L %) 壅 高 ) ) Mie 1HD是用 以模拟河流及河 口水流的隐式有 限差 分模型 。也 k l 适合于支流 、河网及准二维 的洪泛平原 区水流的模型。Mie l k HD是 1 个 一维一层 ( 向均质)的水力学模 型。其差分格式采用 了六点 中心 垂 隐式 格式 ( b otShme,其数 值计 算采 用传 统 的 “ A b t ce ) 追赶 法 ” ,即 “ 双扫”算法 。该模型还 可根据不 同地 区 的水 流条件调整差 分计算 模 结 语 式 ,以描述超 临界水 流条件及亚临界水 流。模 型也可用于从 陡峭的山 跨河建筑物如桥梁等布置存河道里的支墩 可能压缩河道过水断面 , 区河 流 到感 潮 河 口 的各 种 垂 向 均 质 水 流 条 件 。 此 外 ,在 进 行 完 全 水 动 造成局部流速加大 ,壅水 、冲刷 、流速紊乱 等 ,对河道行洪 、输 水和 力学模拟 的同时 ,也 可进行 各种简化 的水流条 件的水流模拟 ,如 :扩 河 势 变 化 产 生 重 大 影 响 。 正 确 分 析 计 算 工程 后 产 生 的 壅 水 影 响是 采取 散 波 、运 动 波 及 准 稳 定 流 的 计 算 。 M前 ,该 系统 已 在 世 界 各 地 各 种 工 防 治 补救 措 施 的 前 提 条 件 ,Mie 1 维 水 动 力 模 型 在 壅 水 分 析 计 算 中 kl一 程 研 究 巾得 以运 用 。 使用 简单 ,成果可靠 ,计算效率高,是一种值得推广的好方法。
桥梁壅水的数值算法探讨

桥梁壅水的数值算法探讨【摘要】:主要论述了跨河桥梁压缩后对壅水的数值计算方法,通过实际例子分析了数值计算方法的精度,认为数值计算在解决工程水力学问题中具有很大的发展潜力。
【关键词】:壅水河道压缩数值计算一、桥梁壅水研究的背景桥梁压缩河道后,桥址上游水流变缓,水流动能转换为势能,客观表现为水流的壅高,河道压缩前后同一位置水位差称为这一位置的壅水高度。
影响桥梁壅水的因素有很多,如河道压缩程度,河床底坡,桥址断面形状等等。
在平原宽浅河流上建桥,从水流通过能力和工程造价两方面考虑,一般不可能在全部泛滥宽度(包括不经常浸水的河滩)都布设桥孔,穿过河滩的路堤往往压缩较多的汛期过流断面,致使大桥上游产生壅水。
从18世纪后期就开始有学者从事壅水研究工作[1]。
二、研究方法(一)对三维N-S方程中的水力要素沿水深平均,各水力要素应用雷诺假设,即各水力要素可以表示为时均值和脉动值两部分,且各水力要素用上述表示后依然适用原方程,并假定沿水深方向的动水压强分布符合静水压强分布,使模型简化为平面二维水流数学模型,模型按定床模型计算;(二)模型在简化过程中,雷诺应力的化简采用布辛涅斯克的假设;(三)控制方程的离散用有限体积法;(四)进行网格划分,处理边界条件;(五)用FLUENT软件对平面二维水流模型进行求解;(六)通过实验数据,对模型及程序进行验证。
三、FLUENT计算模型验证(一)实桥模型概述验证资料取自文献[2],实际桥址横断面如图1所示,桥梁从59.7m处开始,到913m处结束,全长853.3m。
(二)实桥模型简化由于河滩部分的流速较小,对于壅水的贡献较小,所以只考虑河槽部分断面,河滩部分流量作为压缩流量简化[3]。
由于河滩路堤阻挡的流量为河流断面总流量51.6%,且桥梁长度为853.3m,所以简化为平面二维模型后,河宽为1763m,河流上游平均流速为1.34m/s。
由于流量Q=21300m3/s,可以计算出河流平均水深为8.98m。
基于MIKE21二维数值模拟的不同桥墩概化方式下河道壅水计算结果对比分析
基于MIKE21二维数值模拟的不同桥墩概化方式下河道壅水计算结果对比分析河道壅水是指由于降雨过多或水源供应过于充足而导致河道水位超过警戒水位,从而造成洪水灾害和河道溢流的现象。
为了预测河道壅水情况,可以使用数值模拟方法,其中MIKE21二维数值模拟是一种常用的方法。
在进行模拟时,需要对桥墩进行概化处理,不同的概化方式会对模拟结果产生一定的影响。
本文将对比分析基于MIKE21二维数值模拟的不同桥墩概化方式下河道壅水计算结果的差异。
一、概述不同桥墩概化方式在MIKE21二维数值模拟中,桥墩是模拟河道水流时的一个重要因素,它会对水动力特性产生一定的影响。
但是,桥墩的几何形状非常复杂,为了简化计算,可以对桥墩进行概化处理。
常见的桥墩概化方式有三种:点均匀概化、线概化和面概化。
1.点均匀概化:将桥墩简化为一个点,该点位于桥墩的中心位置。
这种概化方式适用于桥墩对水流影响较小的情况,例如桥墩过矮或河道流速较快的情况。
2.线概化:将桥墩简化为一条线段,该线段沿着桥墩的长度方向延伸。
这种概化方式适用于桥墩的几何形状较为规则,例如长方形或圆形的桥墩。
3.面概化:将桥墩简化为一个平面,该平面覆盖了桥墩的全部几何区域。
这种概化方式适用于桥墩的几何形状非常复杂,例如桁架桥或拱桥。
为了对比分析不同桥墩概化方式下的河道壅水计算结果,可以选取一个具体的河道进行模拟计算,并分别采用点均匀概化、线概化和面概化三种方式进行计算。
在计算过程中,需要设置相同的计算参数和边界条件,以保证对比的准确性。
通过对比分析三种概化方式下的河道壅水计算结果,可以得出以下结论:1.点均匀概化方式下的计算结果相对较为简化,这种方式适用于桥墩对水流影响较小的情况。
由于点均匀概化方式忽略了桥墩的具体几何形状,因此无法准确地反映桥墩对水流的阻碍作用。
2.线概化方式下的计算结果相对较为准确,这种方式适用于桥墩的几何形状较为规则的情况。
由于线概化方式考虑了桥墩的长度和宽度,可以较好地反映桥墩对水流的阻碍作用。
壅水计算
115.00 116.00 10800.00 12100.00
104.00 705.00
105.00 1210.00
5.91 5.24
5.94 5.21
5.95 5.21
5.95 5.21
5.95 5.21
5.95 5.21
ω0 χ0 R0 C0 ωc χc Rc Cc i0 i2c i02 hf
1574.80 296.05 5.32 52.85 458.99 94.06 4.88 52.09
106.00 1800.00
107.00 2450.00
108.00 3180.00
109.00 3990.00
110.00 4880.00
111.00 5860.00
112.00 6890.00
113.00 8080.00
114.00 9420.00
流量水位关系曲线
14000.00 12000.00
河床高程 原河床宽度 围堰内宽 束窄河床宽度 束窄度 动量束窄度 侧收缩系数 流量系数 纵向围堰长度 进口段长度 收缩段长度 糙率 上游水深 收缩断面水深 第一次迭代 上游断面 过水断面面积 湿周 水力半径 谢才系数 收缩断面 过水断面面积 湿周 水力半径 谢才系数 水力坡降
Z Bp Be B M Mk ε μ L L02 L2c n h0 hc
1695.08 296.90 5.71 53.48 432.20 93.41 4.63 51.63
1695.09 296.90 5.71 53.48 432.20 93.41 4.63 51.63
2.24E-04 1.79E-04 1.76E-04 2.95E-03 3.51E-03 3.57E-03 8.12E-04 7.94E-04 7.92E-04 0.46 0.52 0.53 沿程损失 2 0.17 0.17 0 0 / 2g 0.17 zc 0.67 0.73 0.74 收缩断面落差 z' 0.38 0.42 0.42 ' 0.59 z0 Zu 108.72
堰闸壅水高度的简捷计算法
堰闸壅水高度的简捷计算法堰闸壅水高度计算法是利用有限层次的数学模型,为确定水面上升高度提供依据的一种方法。
现代计算机技术在堰闸壅水高度计算方面发挥着重要作用:一、水堤结构资料准备:1、水堤线的高程,水堤斜坡的长度、宽度及斜坡高度;2、水堤内部地段的标高;3、水堤横断面宽度及每层水位高程;4、水堤所处环境及排水情况(水堤河道宽度、河床面高度、光滩堑口等特征);二、堰闸壅水计算基础:1、层次理论:依据层次原理,将水堤的结构分解为一系列递增的水层,并逐一计算上游、下游水面高度差值;2、水位高程:定量地确定堰闸壅水高度,需要确定不同河段的水位高程;3、洪水津害:计算堰闸壅水时,需要综合考虑洪水对河岸及附近环境的影响,以确定水堤结构设计标准;4、水库壅水:通过计算水库下泄流量及入库壅水量,可以得出水库平衡存储量,从而确定水堤所受洪水的程度;三、堰闸壅水高度计算步骤:1、水堤断面设计:结合水堤结构特点,确认其设计断面与水位高程;2、堰闸壅水核算:具体分为水位法、流量法及视觉法,根据计算结果确定水位高程;3、水堤断面调整:根据计算结果,进一步调整水堤断面宽度及水位高程,使其符合要求的安全状态;4、肃洪核算:结合洪水波动程度,确认肃洪及洪水设计标准,以最大限度保障人民生命财产的安全。
四、堰闸壅水高度的优点:1、减少水收时水位变化的波动;2、降低洪水内涝发生的概率;3、避免河道,附近环境及河道津害;4、增加围堤抗洪能力,确保地区安全;5、增加水堤排水能力,提高水资源利用效率。
该计算法简单易行,为灌溉、发电及建设用水等方面的实际应用提供了可靠的参考依据,是水利工程建设中一种重要的计算手段。
码头工程防洪评价中壅水计算公式浅析
深 人研 究码 头对 河道 行 洪 的影 响及 码 头 防洪 影 响处
; Kv为 与建
f 一 . V 0
桥 后 桥 下水 流 流态 有 关 的系 数 , 一—_ K
△Z = K ~ K ㈩
其 中 , 为建 桥 后 桥 下 断 面 实 际 流 速 ; 为 桥 轴 断 面平均 流速 ; KN为 定 床 壅 水 系数 , 建 桥 前 后 桥 下 与
断面 流速变 化有关 , 一 = ; 一 KⅣ
q
道边界条件 , 水流流态特征进行选择使用[ 。本文通
码 头 工 程 防洪 评 价 中壅 水 计算 公 式 浅 析
杨春 瑞
( 安徽省 淮河河道 管理局 , 安徽 蚌埠
摘
230) 3 0 0
要 : 头工程 壅水计算没有专门的计算公式 , 码 作数学模型和物理模型均较 繁琐, 通常是采用 桥梁壅水经 验公式进 行计算 。该
文通过对多种桥 梁壅水 的经验公式的实例计算分别进行 比较分析 , 并从经验公式 推导原理 、 考虑 的因素和适用 条件 , 出在码头 得 壅水计算中有较好 的应用经验公式 。
围 内的平均 流速 ( s , 一 / G m/) W 。其 中 , 为 设 Qs 计 流量 ( / )∽ 为有 限 过水 面 积 ( )K 为反 映 m。S ; m。 ;
桥下流速随河床 冲刷断面增大而减小的系数 , K 一 1E +A( 一1]对于岩石河床 K . ( /l 户 ), 一10 A为河床 粒径 系 数 , A一0 5 一 0 2 ; 为 中 值 粒 径 . ×d。 .5 d。 ( m) P 为 冲 刷 系 数 ) .为 冲 刷 前 桥 下 净 过 水 a r ; ;