本科毕业设计论文水毁堤防修复工程实施方案.docx

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本科毕业设计论文水毁堤防修复工程实施方案

工程特性表

序号及名称

单位

数量

备注

一、水文泥沙

1、流域面积

km2

2x.61

xxx河工况区以上

2、治理河道长度

m

150

3、河道平均比降

‰

26

3、10年一遇

洪水设计流量

m3/s

180

二、工程规模

m

工程设计总长度

1、修复堤防

m

150

左岸150m

2、围堰

m

160

三、主要工程量　

1、土石方开挖

m3

325x

2、土石方回填压实

m3

1540

3、土石方回填

m

528

4、C15埋石混凝土

m3

265

5、浆砌石挡墙

m3

510

6、伸缩缝

m2

85

7、排水管

m2

160

四、工程投资预算

1、建筑工程

万元

25.58

2、临时工程

万元

1.22

3、费用

万元

2.6x

4、预备费

万元

1.47

5、投资

万元

30.x6

1综合说明

1.1绪言

1.1.1工程建设背景

xxxx河xxxx集镇水毁堤防修复工程位于xxxx河xxxx集镇段左岸无堤段，为了确保当地的居民生产生活和生命财产安全，计划将该段的xxx河左岸河堤进行治理，通过治理，保护沿河居民生命财产安全，提高地区防洪能力，改善当地生态环境，改善居民生产生活条件均有重要意义。

x年x月xxx江河管理站委托xxxx对xxxx河xxxx集镇水毁堤防修复工程实施方案进行编制。

xxxx在已确定总体治理方案的基础上，根据汉中市水利局、汉中市财政局汉水发[x]316号文《关于下达x年省级防汛救灾专项资金项目计划的通知》，依照《堤防工程设计规范》GB50286-2013等相关规范，编制完成《xxxxxxx河xxxx集镇水毁堤防修复工程实施方案》。

本次水毁修复河段范围为：

修复加固堤防150m。

1.2水文

1.2.1气象特征

xxx河为x右岸一级支流濂水河的上游段，发源于米仓山北麓红庙镇五里浸，至项目区出口段主河道全长x.43km，控制流域面积2x.61km2，河道平均比降28‰。

流域两岸山势陡峻，灌木丛生，总体植被良好。

该河系山溪性河流，发源地红庙镇五里浸为暴雨多发地带，汛期洪水陡涨陡落，非汛期水质良好，清澈见底，泥沙含量较小。

xxx河由于流域面积较小，均无水文、雨量及气象站，实测资料相对缺乏，故本次设计选用的水文资料以xxx河下游的xxx河江西营水文站为依据，同时参照实地走访调查了部分暴雨洪水资料，并对计划治理段河道地形地貌进行了实地测量。

工程所在流域地处北亚热带湿润季风气候区。

由于受地形条件影响，形成了独特的秦巴山区气候特征，主要表现为：

气候温和，四季分明，夏无酷暑，冬无严寒；夏季降雨集中，时有暴雨发生，易造成洪、涝等自然灾害；秋凉湿润，多连阴雨。

降水具有年际变化大，年内分配不均的特点。

据xxx气象站1x66～2002年实测资料统计，多年平均气温为14.4℃，极端最高气温为38.5℃（2002年7月13日），极端最低气温为－8.x℃（1xx1年12月28日）。

多年平均风速1.3m/s，最大风力7～8级，最大风速17.0m/s，最大风速相应风向为ES。

1.2.2设计洪水

xxx河工程区下游设有江西营水文站，控制流域面积84.3km2，水文站以上河道平均比降为26‰。

本次设计洪水以江西营水文站作为参证站，采用面积比拟法计算了设计洪水流量，并和暴雨洪水法和经验公式法计算成果进行比较。

经分析，选应经验公式法计算成果作为本次设计依据，工程区xxx河10年一遇洪峰流量为180m3/s。

1.3工程地质

1.3.1区域地质概况

工程区地处秦岭褶皱系和扬子地台的接触部位，处于一系列走向东西的紧密褶皱和压性断裂组成的强烈挤压带内，地质构造极为复杂，多深大断裂，且具活动期长，产状、性质变化大等特点。

区内第四纪以来地壳活动剧烈，新构造活动特征明显，差异性活动幅度大，形成构造盆地与褶皱、断块山系相间出现的地貌格局。

拟建xxx河集镇堤防水毁修复工程区位于汉中新生代断陷盆地的南缘与杨子地台北缘的过渡地带，地表虽未见断裂构造迹象，但新生代以来形成的巨大地形差异表明，沿盆地南缘与基岩山系之间必有隐伏断裂通过。

勘察区主要断裂都有不同程度的活动性，且与地震活动有关，属华南地震区的秦岭大巴山地震分区汉中地震带，最大震级6.0级，主要发生于宁强、南郑一带，1x57年以来小震达24次。

据《中国地震参数区划图》，工程区地震基本裂度为Ⅵ度。

1.3.2堤防工程地质条件及评价

xxx河项目区段均为无堤段，属于自然形成的坎式岸坡，成分以粘壤土为主。

治理段自然岸坡洪水季节经常出现漫顶的现象，经过多年来的洪水侵蚀，局部地区被冲刷出凹口，所形成的自然岸坡线不甚平滑。

治理段自然岸坡的稳定情况较好，经过历次大洪水的检验，并未出现大规模垮塌等现象。

堤基表层多为粒径较大的卵石层覆盖，局部区域基岩出露，堤基土层结构为上粗粒土下细粒土或上粗粒土下岩石的双层结构，洪水期会有较大的冲刷，因此挡墙基础应深入河流冲刷深度以下，以保证堤防挡墙的整体稳定性。

经过现场踏勘发现，河道左岸没有较大的冲坑，深泓线靠近河道右岸边界。

1.3.3建筑材料

⑴片石料：

由于xxx河滩面孤石储量无法满足工程砌石要求，加固用石料可选用红庙一带灰岩块石料，该类石料为硬质岩石，抗风化能力强，距离工程区运距约10～15km，交通方便，完全满足工程砌石要求。

⑵砂料：

x河砂石砂料储量较大，指标符合规范要求，料场距施工现场45km能够满足本工程所需；

⑶水泥:

工程所在地距离梁山水泥厂较近,有45km,指标符合规范要求,储量能够满足本工程所需。

1.4工程任务和规模

1.4.1工程级别和防洪标准

本段防洪工程保护范围内总人口不足1千人，耕地20余亩。

根据《防洪标准》（GB50201—x4）该段属于以乡村为主的防护区，防护区人口小于20万，防护区耕地面积小于30万亩，防洪标准为10～20年一遇。

根据《堤防工程设计规范》（GB50286—2013），确定堤防工程的级别为5级，防洪标准为10年一遇。

1.4.2工程规模

本次工程位于xxx河上游平川段，本次修建防洪工程总长为150m。

主要建设规模为：

xxx河左岸新建堤防150m。

1.4.3堤顶高程确定

根据《堤防工程设计规范》（GB50286-x8）要求，设计堤顶高程为设计洪水位加堤顶超高，超高为波浪爬高、风壅增高及安全加高三者之和。

经计算，本次堤顶超高采用1.1m。

1.5工程布置及主要建筑物

1.5.1工程平面布置

xxx河现状自然岸坡的平面形态基本顺畅，现状堤距在15～37m之间，桩号x左0+000为一石拱桥，为治理段现状堤距最窄处。

从石拱桥往下游，除在桩号x左0+43.6～x左0+101.1之间现状河道有一明显的窄口外，其余位置均没有突扩或突缩，现状堤距基本上属于平顺变化。

xxx河本次治理段左岸为无堤段，右岸为当地居民自建房，侵占河道后利用房屋及其基础充当挡水建筑物。

根据造床流量下的堤距计算，xxx河桩号x左0+000～x左0+101.1段计算堤距为15.8m，桩号x左0+101.1～x左0+150段计算堤距为15.3m。

根据堤距计算分析可知，现状堤距基本满足构成稳定河相关系的条件。

从实际情况看，本段河道的河槽没有较大的冲坑，也没有产生明显的淤积，说明现状堤距是可以维持河势稳定的。

本次堤线布设的原则是堤线与大洪水的主流线大致平行，结合现状堤线及计算堤距，新布设的堤线应满足整个河势发展的需要，要从全局出发，兼顾左右岸、上下游，避免为局部利益而影响河势稳定。

xxx河本次治理段的设计堤线基本沿着原堤线布设，除在桩号x左0+43.6～x左0+101.1对原自然河道的窄口进行扩展堤距的处理之外，本次设计堤线基本沿着原堤线布设，设计堤距在15～37m之间，基本符合设计堤距计算成果的要求。

1.5.2堤防横断面设计

xxx河左岸（桩号x左0+000～x左0+150）段，根据河道左岸现状地形及道路情况，确定采用迎水坡坡比1：

0.25，背坡为直墙的M7.5浆砌石挡墙。

挡墙顶宽0.4m，底宽1.4m、1.28m；基础采用C15埋石混凝土，底宽1.8m、1.68m，高1.0m（详见设计图），堤顶高程按10年一遇洪水位加1.1m超高确定。

1.6施工组织设计

项目区位于xxx红庙镇xxxx村，即原xxxx乡集镇所在地，211省道穿村而过，且有水泥路直接从211省道通往施工区，交通较为便利。

本次工程按机械施工为主，人工施工为辅的原则进行安排。

主体工程包括新修护岸工程、堤防加高加固工程等。

初步拟定工期为x年12月至2017年1月，总工期为2个月。

1.7环境影响评价

防洪工程的实施，对增强当地防洪安全，减少洪灾风险、改善当地的生态环境将会具有明显的作用。

虽然工程在实施过程中会有些不利影响，但是施工期较短，影响是暂时的，采用适当的环保措施是可以降低、避免的。

特别是河堤治理后，该段河床通过综合整治疏浚，提高了河道行洪能力和安置区的防洪标准，从长远角度考虑，工程建设对当地环境是有利的。

所以本工程在施工中应该注重施工环境保护，加大环境保护宣传力度，但不作环境保护投资计算。

1.8工程管理

工程建成后移交红庙镇镇政府负责进行统一管理，具体由红庙镇镇政府负责日常管理。

结合当地实际情况，确定本次工程建成后，为红庙镇镇政府增设运行、观测岗位1人，季节性工作临时雇佣人员。

1.x投资概算

工程概算执行《陕西省水利水电工程概（预）算编制办法及费用标准》；概算编制年为x年；材料价格采用工程所在地市场价。

本次工程需完成的主要工程量为：

土石方开挖325xm3，土石方回填2068m3，浆砌石510m3，C20埋石砼265m3。

主要材料需用量为：

水泥104t、块石6x0m3、碎石185m3、砂子32xm3。

工程需要劳力15x3工日，其中普工112x工日，技工351工日，人工113工日。

工程概算总投资30.x6万元。

其中：

建筑工程25.58万元，临时工程1.22万元，费用2.6x万元，预备费1.47万元。

2水文

2.1流域概况

xxxx河xxxx集镇水毁堤防修复工程位于xxx河原xxxx乡集镇段。

xxx河流域西、南、东三面环山，向北面畅开，大致呈一扇形分布，xxx河由南向北纵贯其中。

地势南高北低，东西高中部低，南部为米仓山余脉中山区，海拔高程多在800～1000m左右，北部为汉中盆地的边缘丘陵浅山区，工程治理段海拔高程在6x0m左右。

xxx河为x右岸一级支流濂水河的上游段，发源于米仓山北麓红庙镇五里浸，至项目区出口段主河道全长x.43km，控制流域面积2x.61km2，河道平均比降28‰。

流域两岸山势陡峻，灌木丛生，总体植被良好。

该河系山溪性河流，发源地红庙镇五里浸为暴雨多发地带，汛期洪水陡涨陡落，非汛期水质良好，清澈见底，泥沙含量较小。

2.2气象

xxxxxx河防洪治理工程地处北亚热带湿润季风气候区。

由于受地形条件影响，形成了独特的秦巴山区气候特征，主要表现为：

气候温和，四季分明，夏无酷暑，冬无严寒，春季升温迅速，间有“倒春寒”现象；夏季降雨集中，时有暴雨发生，易造成洪、涝等自然灾害；秋凉湿润，多连阴雨。

据xxx气象站1x66～2002年实测资料统计，多年平均气温为14.4℃，极端最高气温为38.5℃（2002年7月13日），极端最低气温为－8.x℃（1xx1年12月28日）。

降水具有年际变化大，年内分配不均的特点。

根据xxx气象站观测资料统计，多年平均降水量为88x.4mm。

年内5～10月受西南季风和东南季风的影响，水汽充沛、降水集中，其间降水量可占全年降水量的80%左右，11月至翌年4月，受西北大陆干冷季风影响，空气干燥，降水量少，仅占全年降水量的20%。

从年际变化来看，最大年降水量1563.2mm（1x83年），最小年降水量53x.7mm（1xx7年），变幅达2.x0倍。

早霜期始于十一月下旬，晚霜期终于次年三月中旬，无霜期252.3天；多年平均日照时数为1050.5小时；多年平均水面蒸发量（E—601型）约为71x.8mm（三华石站）；多年平均相对湿度为80%。

多年平均风速1.3m/s，最大风力7～8级，最大风速17.0m/s，最大风速相应风向为ESE。

2.3水文基本资料

xxx河工程区下游设有江西营水文站，1x60年5月设立，控制流域面积84.3km2，有1x60年至今的实测水文资料。

濂水河支流红庙河上曾设有红庙塘水文站，1x60年5月设立，控制流域面积21.4km2，1xx1年12月撤消，有1x63～1xx1年的实测水文资料。

工程附近水文站基本情况详见表2—1。

xxx河临近的冷水河干流上设有三华石水文站，距河口约6.3km，1x48年4月设立，控制流域面积578km2。

三华石水文站1x48年4月设立时断面位于冷惠渠大x下游240m处，1x53年x月下迁x60m，1x65年又下迁70m，1xx1年1月又上迁至冷惠渠大x上游，有1x48年、1x50年至今的实测水文资料。

表2—1工程附近水文测站基本情况一览表

河名

站名

控制

面积

（km2）

设站

时间

（年、月）

资料年限

备注

起～止

年数

冷水河

三华石

578

1x48.4

1x48、

1x50～2008

60

1x4x年资料缺测

濂水河

江西营

84.3

1x60.5

1x60～2008

4x

红庙河

红庙塘

21.4

1x60.5

1x63～1xx1

2x

1xx1年12月撤消

本次堤防修复工程设计选取xxx河江西营水文站作为参证站，该站资料均进行过系统整编和正式刊布，满足设计洪水计算规范要求。

但由于xxx河工程区控制流域面积与xxx河江西营水文站控制流域面积相差超过20%，故水文比拟法成果仅供参考。

2.4径流、泥沙

xxx河属于雨源性河流，径流随降雨而变化，并具有年内分配不均，年际间变化大等特点。

根据工程附近江西营水文站实测资料统计，多年平均径流量为0.x8亿m3，径流模数为36.86万m3/km2.a，实测最大年径流量1.67亿m3（1x83年），最小年径流量0.50亿m3（1xx7年），变幅达3.34倍；最大洪峰流量为600m3/s（1x30）。

xxx河流域位于米仓山北麓土石山区，植被相对较好，河流含沙量较小。

泥沙主要来源于流域上游的土壤侵蚀，一年中的沙量大部分集中在汛期的几个月，特别是来自几次较大的洪水过程。

根据流域下游江西营水文站实测泥沙资料统计，多年平均输沙量7.32万t，多年平均侵蚀模数为868t/km2.a。

每年7～x月径流量约占全年的54.2%，泥沙约占全年输沙量的82%。

2.5暴雨洪水特性

xxxxxx河xxxx村防洪治理工程位于xxx河上游，工程以上流域的洪水主要由暴雨形成。

暴雨发生日期，最早在4月，最迟到10月，但量级和强度较大的暴雨一般发生在7～x月。

xxx河流域暴雨分为两种类型：

一种是锋面雨，其特点是历时长，强度均匀，笼罩面积大；另一种是雷暴雨，其特点是雨量集中，历时短，强度大，笼罩面积小。

一次暴雨历时约24小时左右，其主雨峰约在6小时左右。

根据三华石水文站实测资料和实地调查走访资料统计，年最大洪峰流量一般出现在4～11月，以7～x月居多。

整个汛期水量的变化较大，分4～5月的桃汛和7～10月上旬的大汛。

由于该流域暴雨集中，强度大，加之山高坡陡，土层浅，因此洪水具有猛涨陡落，峰型尖瘦的特点，一次洪水过程约为3～5天。

2.6设计洪水

2.6.1由暴雨推求设计洪水

由暴雨推求设计洪水，采用《水文手册》所提供的暴雨成果和产汇流计算方法计算。

（1）设计暴雨计算

①计暴雨历时：

根据《水文手册》关于设计暴雨历时和计算时段的建议，xxx河工程区以上控制流域面积在20

西沟工程区以上控制流域面积在F≤20km²范围中，由于西沟流域属于暴雨高值区，因此设计暴雨历时t取6小时，取暴雨计算时段Δt=1小时。

②计点雨量计算：

根据《水文手册》提供的短历时暴雨均值和Cv等值线图，分别查得流域几何中心处年最大各历时点雨量统计参数

、Cv，再以Cs=3.5Cv，由附表Ⅲ查Kp值代入下式，求得各历时不同频率的点暴雨量：

式中：

——历时为t，频率为P的点暴雨量（mm）；

——t历时的平均暴雨量（mm）；

Kp——频率为P的模比系数。

③设计面雨量计算

设计面雨量Ht,f=设计点雨量Ht,p×点面折减系数αt

点面折算系数

用下式计算：

=

式中：

αt——历时为t的暴雨点面系数；

at、bt——线型拟合参数和指数；

F——流域面积（km²）。

本工程区所在地属于暴雨相似区Ⅲ1区，由《水文手册》查得各历时点面系数的参数at、bt，经计算，各历时点面系数成果见表2-1，面雨量计算成果见表2-2。

表2-1xxx河工程区以上流域暴雨点面系数成果表

历时t（h）

at

bt

F（km²）

αt

1

0.00446

0.3343

2x.61

0.x5x

3

0.00468

0.2715

2x.61

0.x65

6

0.00487

0.2322

2x.61

0.x6x

表2-2xxx河工程区以上流域设计点暴雨计算成果表

时段

点面

系数

统计参数

频率（%）

均值

Cv

Cs/Cv

5

10

点雨量

0.x6x

68

0.53

3.5

13x.4

115.6

面雨量

135.1

112.0

点雨量

0.x65

52

0.52

3.5

105.6

87.x

面雨量

101.x

84.8

点雨量

0.x5x

34

0.54

3.5

70.4

58.1

面雨量

67.5

55.8

④设计暴雨的时程分配

按《水文手册》提供的综合概化雨型（见《手册》表5-8）进行计算。

（2）设计净雨计算

设计净雨按蓄满产流概念计算，计算时先推求产流量，再计算净雨量。

①产流量计算

产流量R=设计面雨量Ht－初损Io

初损Io=Im－Pa

式中：

Im——流域土壤最大蓄水量（mm），根据暴雨相似区分区图，本工程区位于x南区，流域最大蓄水量Im=55mm；

Pa——前期影响雨量（mm），Pa=Im×2/3=36.7mm；

则在一次降雨过程中应扣除的初损雨量Io=18.3mm。

②设计净雨计算

由于《水文手册》在计算产流量R时，仅扣除深层地下水，故用上式计算出产流量过程后，还要扣除潜流量，才能求得用于推求洪峰流量的净雨过程，即：

设计净雨过程ht=产流过程Rt－潜流量过程R潜

根据《水文手册》分析，流域潜流量按产流总量∑R的20%计。

将潜流量除以产流历时得时段平均潜流量R潜，再从产流过程中扣除时段平均潜流量，即得设计净雨过程。

（3）推理公式法计算设计洪峰流量

当工程区控制的流域面积≦300km²时，采用推理公式法计算。

①依据的基本公式

τ＝

式中：

t、τ——分别为净雨历时（h）和汇流历时（h）；

F、L、J——分别为控制流域面积（km²）、河长（km）和比降；

——净雨历时为t的净雨强度（mm/h），即将时段净雨按由大到小依次累计，再除以相应的历时t；

m——汇流参数，

m=0.18（

）0.6。

②洪峰流量的计算

A、计算汇流参数m

将本次评估工程河段以上流域面积、河长、平均比降（计算断面至xxx河源头的平均比降）代入计算汇流参数m的公式中，计算结果见表2-3。

表2-3汇流参数m计算成果表

洪水计算断面

流域面积（km²）

河长（km）

平均比降（‰）

汇流参数m

备注

xxx河

2x.61

x.43

28

0.712

B、计算Qm～τ曲线。

假设Qm并将m、L、J值代入公式：

计算并绘制Qm～τ关系曲线。

C、计算Qm～t曲线。

将净雨强度

和F代入公式：

计算并绘制Qm～t关系曲线。

D、推求洪峰流量。

在同一坐标系中绘制Qm～τ与Qm～t曲线，两线相交点的流量即为所求的洪峰流量，时间即为汇流历时。

不同频率洪峰流量图解试算后求解，xxx河10年一遇洪峰流量为156m³/s。

2.6.2经验公式法

《汉中地区实用水文手册》（以下简称《水文手册》）提供的计算洪峰流量经验公式：

式中：

——设计频率为P的洪水流量（m3/s）；

——设计频率为P的经验系数；

n——设计频率为P的经验指数；

F——流域面积（km²）。

xxx河、后河工程区以上流域属于x南Ⅱ区，公式中的参、指数Cp、n值，从《水文手册》中查得，10年一遇洪水计算，Cp=15.1，n=0.731,根据公式计算出，xxx河10年一遇洪峰流量为236m³/s。

2.6.3水文比拟法

1.参证站选用xxx河江西营水文站，控制流域面积84.3Km2，采用《汉中实用水文手册》计算成果（见下表）。

2.本次设计站为xxx河工程区以上，控制流域面为2x.61Km2，与参证站属同一流域，水文特征基本相同，故可按面积比拟法推求设计站洪峰流量，由于参证站与设计站控制流域面积超过了20%，故水文比拟法成果仅作为参考，计算公式为：

式中：

Q设、Q参——设计站、参证站洪峰流量（m3/s），

F设、F参——设计站、参证站流域面积（Km2）

计算成果见下表：

表2-4面积比拟法设计洪水计算成果表

站各

项目名称

洪峰流量（P%）

备注

10%

参证站

xxx河江西营水文站

（84.3Km2）

370

设计站

xxx河工程区以上

184

2.6.4成果分析与选用

本次设计洪峰流量的计算采用了暴雨推求法、经验公式法和水文比拟法等三种方法进行计算，现将本次计算成果进行对比，见下表。

表2-5不同方法计算xxx河项目区段设计洪水成果对比表

断面名称

计算方法

P=10%

xxx河

暴雨推求法

156

经验公式法

180

水文比拟法

184

采用值

180

表2-6不同方法计算西沟项目区段设计洪水成果对比表

断面名称

计算方法

P=10%

xxx河

暴雨推求法

100

经验公式法

116

水文比拟法

124

采用值

116

从上表可以看出，面积比拟法和经验公式法计算结果基本一致，而暴雨推求法偏大。

综合分析选用经验公式法的成果。

3工程地质

3.1区域地质概况

3.1.1地形地貌

勘察区位于汉中断陷盆地的南缘与扬子地台北缘的过渡地带，地势南高北低，区内发育有漫滩、一级阶地及基岩谷坡等次级地貌单元，阶地及漫滩二元结构清楚。

本次工作涉及一级阶地、基岩谷坡等地貌。

根据整个流域河谷发展的不同地形地貌特点，整个濂水河流域内，可分为两个发展阶段，即上游的冲淤平衡段及下游的堆积段。

在上游地段，河流洪水期下切侵蚀严重，平水期水流小，河流曲流发育，侧向侵蚀强烈，河床上基岩裸露，显示出该段冲淤相对平衡。

下游河段，河谷相对宽缓，河