防洪工程初设报告doc文档格式.docx
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B、H—与造床流量相应的水面宽及平均水深。
经对治理段上12个横断面分析计算,ξ值在8.3~10.5之间,因此,可判断该段为较为顺直的过渡性河流。
(2)纵向河相关系
纵向河相关系主要反映河道纵向比降与来水来沙的关系。
即:
J=45.5×
〔(S/Q)1/2×
d50〕0.54(5-4)
J—河床稳定比降;
Q—造床流量,206m3/s;
S—相当的含沙量(kg/m3),S=83.8kg/m3;
d50—河床平均粒径(mm),取11.7mm。
经计算,J=3.23‰,陡于河道实际比降2.86‰,表明项目区内河床纵向稳定性较好。
5.2.8平面形态
河流的平面形态是由一系列圆弧和反弧之间的直线段近似表示的,因此,弯道半径R,直线段长度L就成为治导线布置的主要参数。
根据有关资料和类比分析,有下列关系:
R>(3~5)B或R≥40
(5-5)
5-4
L>(1~3)B
R—转弯半径;
B—河宽;
ω—过水断面面积;
经计算上段R=390~650m,L=130~400m。
下段R=500~840m,L=170~500m。
5.2.4稳定河宽确定
本设计中堤距指两岸堤线中心距亦即洪水治导线宽度。
该指标直接关系到工程造价和防护效益。
堤距确定主要考虑以下因素:
①满足安全、通畅泄洪的要求;
②适当考虑河相关系,尽可能不改变河型;
③少占耕地或不占耕地,权衡工程量与防护效益,达到经济上的合理性,统筹考虑各河段及其上、下游的行洪要求。
防洪段治导线之间宽度,下限应不小于造床流量下的稳定河宽,上限一般以河曲外包线或自然岸宽确定。
冲积河流在水流与河床的长期相互作用下,能得以自由发展,经过水流与河床的自动调整,河床形态将与流域来水、来沙及河床边界条件相适应。
河道形态与水力泥沙因素及河床地质条件之间也存在着某种物理量关系。
根据水利电力出版社出版的《治河与防洪》一书,整治河宽是由水流阻力公式、连续方程及河相关系式联解求得河宽,关系式为:
Qnξ5/3
B=()6/11(5-6)
J1/25-5
式中:
B—河道宽度,(m);
Q—造床流量,取50%频率年的洪峰流量(206m3/s);
ξ—断面河相系数,本区为过渡性河流,经计算ξ值在8.3~10.5之间,设计取10;
J—水面平均坡降;
据实测取0.00286
n—河床糙率,取0.035。
按此公式计算的稳定河宽为117m。
另按阿尔图宁公式对稳定河床计算值进行校对。
阿尔图宁公式
B=AQ1/2/J1/5(5-7)
B—稳定河宽,m;
Q—造床流量,取50%频率年洪峰流量(m3/s);
A—阿尔图宁系数,堤防位于西汉水中上游,取1.0~1.1;
J—水面平均坡降,据实测取0.00286
经计算,稳定河宽为51m。
见表5-1。
根据现场踏勘与测量,流域内现状河床宽度在80~170m之间,在过流能力小于设计流量的河段,需进行疏浚拓宽以达到设计河床宽度。
本次设计祁窑~水口村段治理河宽取值按以上两种公式计算结果,并结合河道实际地形条件综合考虑,最终0+000~1+950段治理河宽取120m;
1+950以下由于左岸已建有堤防工程,且该段主河槽
5-6
偏向右岸,新建堤线按现河岸边布置,因此为顺应河势该段治理河宽按现状河宽160~170m确定。
祁窑~水口村段稳定河宽计算成果表
表5-1
河段
造床
流量
(m3/s)
比降
J
河相
系数
(ξ)
河床
糙率
(n)
水流阻力计算
河宽
B(m)
图宁公式计算稳定
B
(m)
现状
治理河宽
取值
西汉水
206
0.00286
10
0.035
117
51
80-170
120-170
5.2.3工程布置
1.现状河堤存在的问题
本工程防护区内左岸现有1200m浆砌石堤防,断面为梯形断面,临水面坡比为1:
1.5,为浆砌块石护面,经复核现有堤防堤身高度、基础埋深均能满足设计要求,达到本次设防标准要求,运行良好。
区内由于没有进行统一规划,当地群众在该河道内曾多次筑堤争地,右岸现有零星干砌石护堤,始建于上世纪七十年代,初建期防洪堤主体为砂土堤,临水面为干砌块石护坡结构,无正规设计,通过多年运行多处被洪水冲毁,现为耕地埂边。
2.工程布置
治导线是整治河道使其达到控制主流,稳定河势,固定河槽基础
5-7
的目的。
洪水河槽的治导线,还要满足一定标准的防洪要求及河道两岸工业、农业和交通等各部门的要求。
根据以上目的和要求确定河道的治理宽度,本次规划设计中采取以河道洪水流向为主,顺应河势,尽量顾及原有河岸线和枯水河槽的弯曲形态,有机联系,上下展开,充分利用现有桥梁、河堤护岸等节点,左右岸平行布置,上下游平行衔接。
本工程设计堤防祁窑~水口村段依据护村护田的要求,并据当地
的实际情况,右岸堤防起点从礼县水泥厂上游200m处公路下陡坎起即桩号0+000,末端与下游苗河灌区六六渠渡槽下便道土坎护坡处相接,末端桩号为2+466.10,为连续式防护,右岸堤防长度2402.50m;
左岸新建堤防末端与现有堤防相接,新旧堤衔接顶部以1:
4坡比渐变至新建堤顶高程,由此向上游布置1283.50m堤防,起点位置与右岸0+000基本一致,两岸新建堤防沿西汉水左右岸布置总长3806m,其中含有黄深沟出口处沿沟道两岸布置120m的堤防长度。
河堤具体布置见表5-2。
1)、右岸防护段平面布置见表5-2。
2)、左岸防护段平面布置见续表5-2。
3)、沟口防护
沟道山洪排水出口共有一处,位于右岸桩号0+650处的黄深沟,沟口堤防横断面与主河道堤防横断面及堤顶高程均相同,顺沟道向沟
5-8
右岸防护段
表5-2
桩号
平面布置
长度(m)
备注
0+000~0+600
直线段防护
600
0+663.~1+124.9
461.3
1+124.~1+162.9
背向园弧弯道段
38
α=4°
R=184m
1+162.~1+360.6
197.7
1+360.~1+497.9
119.3
α=13°
R=500m
1+497.~1+781.2
301.3
1+781.~1+869.3
88.1
α=10°
1+869.~1+952.9
83.6
1+952.9~2+041
园弧弯道段
2+04~2+377.69
直线段防护
336.8
2+377.6~2+466.10
121.5
R=m
合计
2402.50
左岸防护段
续表5-2
0+00~0+091.34
91.34
0+091.34~0+108.44
17.1
α=88°
R=11m
0+107.44~0+750.96
642.52
0+750.96~0+788.13
37.17
α=6°
R=37.17m
0+788.13~1+283.50
495.37
1283.50
5-9
内延伸横断面逐渐变小,为保证节点安全,起点做成“L”型裹头,终点节点与主河道堤防相连。
沟道出口防护段左岸长63m,右岸长57m。
黄深沟2年一遇洪水流量为5.08m3/s,黄深沟多以泥石流状态汇入西汉水,因此沟道堤防起点上游桥涵至沟道堤防起点之间,现状沟道需进行洪道扫障、清淤疏浚、卡口扩宽等处理,以便于行洪畅通。
由黄深沟2年一遇洪水流量推算得黄深沟治理宽度为12m,而现有沟道宽度为13m,因此,沟口防护治理宽度按现有沟道宽度。
5.3防洪堤工程设计
5.3.1设计洪水位确定
根据河段地貌和河道特性,在主河道上设12个河道横断面,以防护段末端下游480m处较为平顺的河道断面为基准,采用能量方程,推求堤防河段10%(十年一遇标准:
相应洪水流量942m3/s)时各断面的洪水位高程。
本工程水面线计算,按下列公式:
Z2+0.051×
(Q/ω2)2-Q2×
△X/K平均2=Z1+0.051×
(Q/ω1)2(5-8)
Z2、Z1—上、下游断面水位高程(m);
△X—两断面间水平距离;
K平均2=1/2×
(K12+K22)即流量模数的平均值取算术平均;
ω1、ω2—两断面相应过水断面面积;
Q—设计洪水流量。
5-10
祁窑~水口村段水面线计算结果
表5-3
桩号
ΔX
Q2ΔX
水位
A(面积)
X
R
R2/3
K=AR2/3/n
K平2=K1*K2
Q2ΔX/K平2
0.051(Q/A1)2
Z2+0.051(Q/A2)2
+Q2ΔX/K平2
Z1+0.051*(Q/A1)2
0+000
200
177472800
1413.018
248.2685
127.276
1.95063
1.561
11073.9765
122632955.6
1.447186844
0.021983771
1413.04
191233140.7
0.928044163
1412.11
0+200
1412.095
276.96
128.09446
2.16215
1.672
13231.43356
228489612.1
0.776721525
0.017664899
231688576.9
0.765997195
1411.35
0+400
1411.333
326.359
129.49342
2.52028
1.852
17268.69663
302382937.3
0.586914069
0.012721962
303716274.9
0.584337471
1410.77
0+600
1410.755
329.1735
129.57274
2.54045
1.862
17510.4667
307968449.2
0.576269421
0.012505341
301232471.5
0.589155608
1410.18
0+800
1410.162
330.0694
129.59798
2.54687
1.865
17587.67795
302560736.2
0.58656917
0.012437553
1410.18
292241089.1
0.607282161
1409.56
1+000
1409.552
325.5917
129.47178
2.51477
1.849
17202.99502
285849105
0.620861835
0.012781998
279934390.1
0.633979983
1408.94
1+200
1408.923
318.6905
129.27708
2.46517
1.825
16616.24064
270386475.3
0.656367149
0.013341577
1408.94
5-11
续表5-3
273951438.3
0.647825765
1408.28
1+400
1408.271
314.605
129.16171
2.43575
1.81
16272.42174
268282906.8
0.661513632
0.013690335
1408.28
293597854.4
0.604475807
1407.68
1+600
1407.671
317.1581
129.23382
2.45414
1.819
16486.96864
297468852.3
0.596609691
0.013470813
405064270.3
0.438134916
1407.25
1+800
300
266209200
1407.233
335.3193
129.74581
2.58443
1.883
18042.66502
443285791.4
0.60053628
0.012051143
480366327.9
0.55417956
1406.69
2+100
564
500473296
1406.689
449.4932
169.8756
2.64601
1.913
24568.75362
603623654.2
0.829114785
0.00670655
1406.69
654116337.1
0.765113585
1405.93
2+664
480
425934720
1405.924
472.2298
170.36235
2.77191
1.973
26623.91212
708832696.6
0.600895983
0.006076291
546427175.2
0.779490368
1405.15
3144
1405.142
420.4399
188.26392
2.23325
1.709
20523.92499
0.007665448
5-12
末端控制水深确定:
由防护段末端下游480m处较为平顺的河道断面计算所得,因下游河道断面较为规则,两岸均有较完整的堤防工程,据实测该横断面,河宽180m,堤防坡比1:
1.5。
可近似按梯形断面考虑。
梯形断面水深计算采用公式
Q=ωC(Ri)1/2(5-9)
Q—流量(m3/s)
C—谢才系数,C=Ry/n;
n—糙率;
R—水力半径;
i—底坡
经计算,河道控制水深h为2.291m。
由此再根据公式(5-8)由下游向上游逐段试算出其他各断面中心点的水位,计算成果见表5-4。
5.3.2冲刷深度计算
1.按堤防工程设计规范平顺护岸冲刷深度计算公式D.2.2—1计算。
hB=hP+hP[(VCP/V允)n-1](5-10)
hB—平顺护岸冲刷深度(m),从水面算起;
hP—冲刷处的水深;
5-13
平顺护岸冲刷深度计算结果表
表5-4
地面
高程
设计
水深
水面
深泓线
最大
(hp)
流速
(VCP)
允许
流速
(V允)
(V/V允)1/4
(V/V允)1/4-1
冲刷
深度
hB
1411.000
2.018
1413.018
1409.500
3.518
3.794
1.1
1.363
0.363
4.794
1409.850
2.245
1412.095
1409.050
3.045
3.401
1.326
0.326
4.038
1408.700
2.633
1411.333
1408.100
3.233
2.886
1.273
0.273
4.115
2.655
1410.755
1407.500
3.255
2.862
1.270
0.270
4.134
2.662
1410.162
1406.750
3.412
2.854
1.269
0.269
4.330
1406.925
2.627
1409.552
1406.375
3.177
2.893
4.046
1406.350
2.573
1408.923
1405.590
3.333
2.956
1.280
0.280
4.267
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