HEC-RAS在跨河桥梁防洪壅水计算中的应用

主要研究水利工程。

李宗伟1，陈锋彪2

(1.长春工程学院，长春 130012； 2.山东省东明县水务局,山东 菏泽 274500)

摘要：利用HEC-RAS计算了两种洪水工况下跨河桥梁建设前后的水面线，确定了桥梁建设后引起壅水的高度，并利用规范的经验公式对计算结果进行了验证，结果表明两者的计算值相差均较小，HEC-RAS用于跨河桥梁的壅水计算是合适的。

关键词：HEC-RAS；防洪；壅水高度；水面线

0引言

跨河桥梁的建设侵占行洪断面[1]面积，给河道行洪和两岸堤防安全造成一定影响。同时桥梁设计本身也要考虑由于河道行洪断面的减少引起的壅水。为保证河道的行洪安全以及两岸堤防和桥梁本身的安全运行，需要开展跨河桥梁防洪影响评价[2]工作，研究由于跨河桥梁建设引起的水位壅高[3]。本文基于HEC-RAS[4]模型对跨河桥梁的壅水进行了研究。

1HEC-RAS计算原理

HEC-RAS是美国陆军工程兵团水文工程中心研发的一维河流分析系统，包括稳定流、非稳定流的水面线[5]计算，泥沙分析和水力设计功能。稳定流可对河网或单河段的各种流态进行水面线计算。计算原理基于一维能量方程，逐个断面的通过标准步进法求解。能量方程如下：

(1)

式中：Z1、Z2为主河道高程；Y1、Y2为断面水深；V1、V2为断面平均流速；α1、α2为流速系数；g为重力加速度；he为水头损失。

图1清晰地展示了能量方程中的各个参数的物理意义。

其中，水头损失包括沿程损失和局部损失。采用稳定流计算对防洪评价中的建筑物壅水进行计算。……