某市河道整治项目设计方案文档格式.docx

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（1）逐步强化河湾边界，规顺洪水河槽，使其逐步稳定，有利于洪水的通畅渲泄，防御洪水泛滥，减少主流摆动范围，改善现有不利的河势，以达到有利于防洪保安之目的。

（2）通过河道整治，逐步稳定洪水流路，控制河势，稳定岸线，采用边坡衬砌结合植草种树等生物措施，避免及减轻河岸崩塌，保护沿河两岸耕地及公路免遭大水淘冲之目的。

2.3整治设计方案选定

（1）断面形式选择河道整治横断面常采用矩形、梯形或复式断面。

复式断面适用于河滩开阔的河道。

枯水期流量小，水流归槽。

洪水期流量大，允许洪水漫滩，过水断面大，洪水位低，不需要修建高大的防洪堤；

枯水期可充分开发河滩的功能。

**河属于小型泄洪排污河道，流量较小，不宜采用复式断面。

梯形断面占地较小，结构简单实用，是中小河道常用的断面形式。

河道两岸保护范围用地，设置保护带，发展果树、花木等经济林带或绿化植树，防止岸边边坡耕作，便于河道管理，确保堤防安全。

矩形断面占地宽度最小，但两岸挡水墙投资及施工难度相对较大，

本次设计中在全程采用矩形断面，主要是考虑到该段河岸有较多建筑物及企业用地，采用矩形断面不仅可以最大程度减少占地面积，降低拆迁成本，而且有利于河道整治后该河段

穿越河道道路的铺设。

（3）边坡衬砌方案河道坡降陡流速大，河床粉质土壤，耐冲力差，为减小河床变形，强化岸坡，顺畅宣泄洪水，矩形断面段两岸采用浆砌石挡土墙。

3河道整治工程设计

3.1工程等别及建筑物级别根据《防洪标准》（GB50201-1994）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）的有关规定，确定****河河道整治工程等别为Ⅴ等，工程规模为小

（2）型，新建堤防为2级堤防，永久性主要建筑物、次要建筑物和临时性建筑物为五级。

3.2设计基本资料

3.2.1设计流量和水位

河道断面按照50年一遇水位设计，100年一遇水位校核。

上游河道（K1+550~K1+900）

50年一遇洪峰流量为104m3/s，100一遇洪峰流量为129m3/s，下游河道（K0+000~K1+550）50年一遇洪峰流量为141m3/s，100一遇洪峰流量为175m3/s。

河道设计控制点水位：

治理段河道出口（湨河入口，桩号0+000）设计水位150.37m。

3.2.2河段糙率

经分析论证，确定本河段糙率采用值为0.027。

3.2.3河道纵比降河道比降一般要求与沿线所经地面坡降相一致，避免大挖、大填方出现，同时也应与河道当前形态相协调，因势利导，主动控制流速，尽量减少沿河的侵蚀变形。

治理河段的比降确定，还应考虑与上下游河道的衔接，经分析论证，确定本河段河床纵比降为4/1000。

并在

下游处与湨河河道进行衔接。

3.3工程设计

3.3.1河道横断面设计

根据推算的设计洪水资料，过水能力计算采用明渠均匀流公式：

QACRi（3-1）式中：

Q—渠道设计流量（m3/s）；

A—渠道过水断面面积（m2）；

R—水力半径（m），RX，X为湿周；

A

i—渠道纵比降；

11

C—谢才系数，C1R6，n为渠道糙率。

n

3.3.1.1主河道矩形断面水力试算

根据主河道实际情况，拟设断面子槽底宽20.0m，糙率取0.027。

50年一遇水位试算，初设水深h设=2.00m：

2

A=B×

h设=20.0×

2.00=40.00m2

X=B+2h设=20.0+2×

2.00=24.00m

R=A∕X=40.00/24.00=1.6667

11111

C=R6=1.6676=40.3284m2/s

n0.027

QACRi

40.0040.32841.66670.004

=131.71m3/s

Q=131.71m3/s>

Q50。

50年一遇水位试算，初设水深2.30m：

2.09=41.80m2

X=B+2h设=20.0+2×

2.09=24.18m

R=A∕X=41.80/24.18=1.7287

111

C=1R6=11.72876=40.5748m2/s

41.8040.57481.17280.004

=141.03m/s

VQ/A141.03/41.803.4689m3/s

V不冲=4.0m/s）。

满足Q=141.03m3/s≈Q下游50，V亦满足不冲不淤流速校核（V不淤=1.5m/s，

根据以上断面试算过程，河道横断面设计成果见下表3-1。

表3-1矩形水利断面计算

水利要素

年限

底宽/m

水深/m

50年/（m3/s）

100年/（m3/s）

河道上游

104

20

1.72

129

1.97

河道下游

141

2.09

175

2.41

注：

上游河道（K1+550~K1+900），下游河道（K0+000~K1+550）。

详细计算表格见附录1。

3.3.1.2不冲不於校核

不冲不於校核采用设计流量计算

V=Q设/A（3-2）

h设

式中：

V——设计流量时的流速（m/s）；

A——设计流量时的过水面积（m2）；

B——底宽（m）；

分别代入各设计段设计水位、流量、底宽计算流速；

上游：

V上=Q设/（B×

h设）

=104/（20.00×

1.72）=3.023m/s

下游：

V下=Q设/（B×

=141/（20.00×

2.09）=3.373m/s

表3-2浆砌石不冲流速

砌石

浆砌石

单层/（m3/s）

2.5—4

双层/（m3/s）

3.5—5

浆砌石料/（m3/s）

4—6

表格中的不冲流速对应R=1m时的不冲流速当R≠1时对应流速须乘以R，对应取1/2—1/5。

本次设计取1/4,对应的不冲流速如下表3-3。

表3-3浆砌石不冲流速调整

R=1.0

R=1.4676/m

R=1.7287/m

系数

流速/（m3/s）

1.0

2.5

1.1

2.75

1.15

2.87

4

4.4

4.59

5

5.5

5.73

6

6.6

6.88

在施工中采用浆砌石，V不冲取4m/s。

所以对应流速比较

1.5m/s<

V上=3.023m/s<

4.4m/s；

V下=3.373m/s<

4.59m/s；

V亦满足不冲不淤流速校核（V不淤=1.5m/s）

3.3.2.3水面线推求

河道水位的变化直接影响防洪工程的规模，因此在河道整治工程中水面线的推算尤为重要，设计水面线是防洪工程建设的基本依据，设计洪水位用于确定工程顶部高程。

采用《水工设计手册》推荐的河道水面线推算公式，即伯努里方程：

22

Z上v上Z下v下hw（3-2）

上2g下2gw

Z上、v上——上游断面的水位（m）、流速（m/s）；

Z下、v下——下游断面的水位（m）、流速（m/s）；

hw——两断面间水头损失（m），hwhyhj；

hy——沿程水头损失（m），hyJL；

J——沿程摩阻坡度，Ji，i为河道纵比降；

L——两断面流距（m）；

hj——局部水头损失（m），hjv，为局部水头损失系数。

jj2g

本河道水面线主要考虑沿程水头损失。

本设计中河道无挡水建筑，故局部水头损失取

hj=0m；

取上游K1+500和K1+600断面计算，以K1+500断面所处水平面为参照面。

其中Z下=2.09m，

v上=3.023m/s，v下=3.373m/s,i=0.004，L=100m,g=9.8m3/s,hj=0m。

将以上各值带入公式（3-2）可得：

3.02323.3732

V上+0.00410002.09

上29.829.8

故可推得Z下=1.80m。

太行北路桥处K1+600断面的水位为154.68+1.80=156.48m。

以此类推，河道水面线推求成果见表3-4。

表3-4河道水面线高程

序号

桩号

河段长/m

i

河床高程/m

设计水深/m

3设计流量m/s

设计水位/m

1

K0+000

100

0.004

148.28

150.37

K0+100

148.68

150.77

K0+200

149.08

151.17

K03000

149.48

151.57

K0+400

149.88

151.97

K0+500

150.28

152.37

7

K0+600

150.68

152.77

8

K0+700

151.08

153.17

9

K0+800

151.48

153.57

10

K0+900

151.88

153.97

K1+000

152.28

154.37

12

K1+100

152.68

154.77

13

K1+200

153.08

155.17

14

K1+300

153.48

155.57

15

K1+400

153.88

155.97

16

K1+500

154.28

156.37

17

K1+600

154.68

109

156.48

18

K1+700

155.08

156.88

19

K1+800

155.48

157.28

K1+900

155.88

157.68

21

K1+950

50

156.08

158.08

3.3.2河道堤防设计

3.3.2.1堤身土料填筑标准与堤防沉降量河道堤身填筑时，应经济实用、就地取材、便于施工，并满足防汛和管理的要求，一般选用河道开挖土筑堤。

在土质的选用上应优先选用亚粘土，粘粒含量为15%~30%，塑性指数

为10~20，土料填筑标准为压实度不小于0.92。

根据《堤防工程设计规范》，对于一般堤段，堤防高度小于10m，且为压实土堤，堤防沉降量宜取堤高的3-8%，本工程新筑堤防堤高3.24-3.61m，设计以堤防平均提高的3%作为预留沉降量，即预留沉降量计算表如下表3-5。

表3-5预留沉降量

设计堤顶高度/m

预留沉降标准/%

预留沉降量/m

上游

3.24

0.10

下游

3.61

0.11

3.3.2.2堤顶高度设计

设计堤顶高度=50年一遇设计洪水位+堤顶超高。

堤顶超高按下式计算确定。

Y=R+e+A（3-3）

Y—堤顶超高（m）；

R—设计波浪爬高（m）；

e—设计风雍增水高度（m），设计洪水中已包括风雍增水高度因素，故不另计算；

A—安全加高（m）。

（1）

波浪爬高按照《堤防工程设计规范》附录C中公式C.3.1，当m＝1.5~5.0时，波浪爬高按下式计算：

RP—累积频率为p的波浪爬高；

K—斜坡的糙率及渗透性系数，根据护面类型按《堤防工程设计规范》表C.3.1确定，可查取K=0.75；

K—经验系数，可根据v（m/s）、堤前水深d（m），重力加速度g（m/s）组成的无维量v/gd，按《堤防工程设计规范》表C.3.1-2确定；

v/gd=2.65，故查取K=1.17；

K—爬高累积频率换算系数，可按《堤防工程设计规范》表

许越浪的堤防爬高累积频率取13%；

故查取K=2.07；

m—斜坡坡率，本设计采用矩形断面，故采用m=0；

下；

L—堤前波浪长度。

可由平均波周期T确定

H与T由下公式计算：

C.3.1-3确定，对允

C.1.2-1确定，公式见

H—堤前波浪的平均波高，可按《堤防工程设计规范》公式

H—平均波高，m；

T—平均波周期，s；

V—计算风速，取风速为12m/s；

F—风区长度，取100km；

d—水域的平均水深，本次初设取2.09m；

g—重力加速度，取9.81m3/s。

将上值带入3-5及3-6公式，经计算得，H＝0.06m，T=10.67s。

根据T与L之间的公式关系，可试算得到L：

LgT2th2d（3-7）2L

经试算L=2.55m。

由K、K、K、m、H、L等各要素数值，故波浪爬高：

0.751.172.07

0.062.55

102

0.72m

（2）安全加高参照《堤防工程设计规范》表2.2.1确定，二级堤防工程不允许越浪

安全加高为0.8m。

（3）堤顶超高堤顶超高为：

Y=R+e+A＝0.72+0+0.8=1.52m，

故矩形断面堤顶高度为：

1.52+1.72=3.23m；

1.52+2.09=3.61m；

3.3.2.3挡土墙稳定分析

本次河道设计采用挡土墙作为河道防护，需要做挡土墙稳定分析

1）计算工况

正常运用条件：

堤后无水（由于**河为洪、枯水流路变化较大，且年内多数时间为枯水期）；

（2）计算原理方法

采用挡土墙验算软件进行挡土墙稳定计算。

图3-2上游挡土墙演算程序截图

图3-3挡土墙设计及计算程序结果截面

图3-4下游段挡土墙断面尺寸（单位：

m）

图3-5下游挡土墙演算程序截图

图3-6挡土墙设计及计算程序结果截图

由以上演算结果知上游挡土墙、下游挡土墙在正常工况下均满足设计要求

3.3.3河道中心线设计

中心线也称作整治线，是指河道经过整治后在设计流量下的平面轮廓，描述的是一种流路，给出了流路的大体平面位置，而不是某河段固定不变的水边线，中心线是确定工程布置的依据，也是确定河道整治工程的工程量及投资估算的基础。

因此，中心线的拟定应在满足河道整治总体目标的前提下，根据整治河段的河势变化情况综合确定。

（1）中心线确定原则

根据河道整治的总体目标，结合河道实际情况，在拟定规划中心线时，遵循以下原则：

（1）满足整治流量、整治河宽及排洪河槽宽度的要求，同时河湾要素平面几何尺度要比较适宜，控导河势能力要强。

（2）充分利用现有工程及高滩陡坎，以减少工程量，节省工程投资，使现有工程和人工节点充分发挥作用，并为施工和管理创造有利条件。

（3）尽量利用现状流路，以便修建工程，当河湾发展不理想，并有进一步恶化现象时，可采用工程措施进行改善。

（4）统筹考虑上下游、左右岸，流路的规划设计应充分考虑两岸的利益、工程设施尽可能在河道内修建，以减少工程占用良田。

（5）较大支流汇入处，应充分考虑干支流流路的协调，防止由于支流入汇而干扰破坏规划流路现象的发生。

整治段规划中心线布置见1/1000工程平面布置图。

（二）规划中心线成果根据河道整治参数及中心线确定原则，结合河道河势现状和沿河支流及沟道汇入情况，整治段从黄河路桥（桩号K0+000.0）至湨河入口（桩号K0+000.0），全段长度1950米，共规划河湾处。

河湾处特征点指标值见下表3-6。

表3-6河湾特征点指标值

圆弧

弧长

角度

半径

139.59

78.98°

70.71

40.52°

34.51

24.72°

80

149.17

85.47°

68.17

48.82°

（三）规划中心线合理性分析

由于规划中心线的诸参数来源于现状河道主流线，且又是现状河道中的稳定河湾和直河段也在拟定中心线时得到利用，因而，规划中心线成果反映在造床作用下天然河道比较稳定的外形，其河湾个数、弯曲率、弯道半径及中心角的变化范围等控制河道平面轮廓的主要参数与现状河道相近，因局部河段河湾发展不够理想，且有可能在大洪水时自由裁弯，因而在拟定中心线时，通过裁弯取顺，归顺流路。

从1/1000布置图上看出，规划中心线相邻河湾间的迎溜、导溜、送溜关系良好，基本能达到有效地控导主流，稳定河势目的。

3.3.4河道护坡工程设计河道边坡护砌设计从技术可行、经济合理的角度出发，同时考虑防渗要求，参照和借鉴已有河道治理经验，结合**市自身特点，进行方案比较。

过水断面护砌方案

对河道边坡护砌型式采用浆砌石护砌，**河河道坡降陡流速大，河床粉质土壤，耐冲力差，为减小河床变形，强化岸坡，顺畅宣泄洪水，通常水利工程护坡型式常采用的有草皮护坡、浆砌石护坡和混凝土护坡等三种型式。

草皮护坡工程其优点是工程造价低，绿地面积大，施工简单，符合生态环境的要求，同时两岸可与花卉结合景观可设计为许多种不同的造型，易达到一河一景的目标；

但其缺点是防冲能力差，当河道满断面行洪时，糙率大。

浆砌石护

坡其优点是护坡型式较稳定，防冲能力相对较强，其缺点是工程造价稍高，护砌型式不太美观。

混凝土护坡，其优点是护坡型式稳定，抗冲能力强，造型美观，较适用于坡高岸陡的河段；

其缺点是工程造价高。

经过综合比较，河道采用矩形浆砌石挡土墙设计。

3.3.5标准断面设计

根据上述横断面水力计算及堤顶超高设计结果，并考虑到两岸护坡衬砌，确定标准设计断面如下。

主河道标准断面：

上游河底宽为20.0m，50年一遇设计水深1.72m，100年一遇水深1.97m，下游河底宽为20.0m，50年一遇设计水深2.09m，100年一遇校核水深2.41m，，浆砌石挡土墙迎水侧边坡1：

0.1，背水侧边坡1：

0.25，河底坡度为4/1000；

，具体尺寸见图3-7、3-8所示。

图3-7上游河道标准断面图（单位：

图3-8上游河道标准断面图（单位：

3.3.6