堤防工程布置及主要建筑物设计Word文件下载.docx

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⑴堤线布置与临夏县城乡近远期发展规划相结合，相互协调一致，避免工程重复建设和改造。

⑵堤线与河势流向相适应，直线河段堤线尽量与洪水的主流线相平行，弯曲河段采取大弯就势、小弯取直的原则。

保持河段两岸堤防间距大致相等，堤距应大于稳定河宽要求。

大夏河双城至马九川段治导线布置表

表5-1

岸别

桩号

弧长（m）

半径（m）

中心角

备注

左岸

左0+000—左0+596

直线段

左0+596—左0+784

188

280

19°

凸弧段

左0+784—左1+244.5

左1+244.5—左1+319.6

75.1

210

20°

凹弧段

左1+319.6—左2+226

左2+226—左2+478

252

420

34°

左2+478—左2+479.3

左2+479.3—左2+717.6

238.3

350

39°

左2+717.6—左4+401

左4+401—左4+513.6

112.6

31°

左4+513.6—左4+730

左4+730—左4+827.5

97.5

27°

左4+827.5—左5+067.9

左5+067.9—左5+149.9

82

22°

左5+149.9—左5+455.9

左5+455.9—左5+645.4

189.5

52°

左5+645.4—左5+957.8

左5+957.8—左5+999

41.2

11°

左5+999—左6+783

左6+783—左6+884

101

28°

左6+884—左7+201

左7+201—左7+361

160

44°

左7+361—左7+502

左7+502—左7+780

278

57°

左7+780—左8+715.5

左8+715.5—左8+842

126.5

17°

左8+842—左8+912

续表5-1

右岸

右0+000—右0+626

右0+626—右0+694.5

68.5

右0+694.5—右1+155

右1+155—右1+255

100

右1+255—右1+575

右1+575—右1+974

尹集电站引

水枢纽防洪堤

右1+974—右2+146

右2+146—右2+356

右2+356—右2+357.3

右2+357.3—右2+644.3

287

右2+644.3—右3+356

右3+356—右3+719

尹集电站

尾水防洪堤

右3+719—右4+316

右4+316—右4+466

150

右4+466—右4+734

右4+734—右4+874

140

右4+874—右5+114.4

右5+114.4—右5+223.7

109.3

右5+223.7—右5+529.7

右5+529.7—右5+656

126.3

右5+656—右5+968.4

右5+968.4—右6+023.4

55

右6+023.4—右6+997

右6+997—右7+423

兰郎公路

防洪堤

右7+683—右7+928

245

67°

右7+928—右8+801

右8+801—右8+943

142

⑶防治结合，堤线力求平顺，各堤段平缓连接，稳定河势，确保能顺利的通过设计洪水。

⑷妥善处理好左右岸、上下游的关系，统一治理。

⑸因地制宜，就地取材，节省投资。

⑹防洪治理规划要与恢复和改善生态环境相结合。

堤线平面布置宜顺直，转折处应用平缓曲线相连接。

弯道最小容许半径要满足：

式中：

Rmin—堤线容许最小弯道半径，m；

B——河道水面宽度，m。

通过计算，大夏河双城至马九川段堤线最小弯道半径应大于210m。

5.3.3造床流量及稳定河宽

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充分考虑河相关系，不改变河型；

③少占地或尽量不占地，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。

防洪段导线宽度，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。

目前对造床流量的确定多用经验方法计算，有平摊水位法、多年平均洪峰流量法等。

实际工作中国内一般都采用2～5年一遇的洪峰流量作为造床流量，本次计算采用2年一遇的洪峰流量作为造床流量。

（1）造床流量

根据大夏河流域特征及基本资料情况采用2年一遇洪水设计洪峰流量，洪峰流量为121m3/s。

治理段从上游至下游依次分布有尹集电站、新集电站、兆兴电站、西川电站，4座电站引水流量相当，在21.2-22m3/s之间，按最大引水流量22m3/s考虑，电站引水流量占2年一遇洪水洪峰流量121m3/s的18%，比例较大，分析最不利状况，电站在遇2年一遇洪水时停止运行，即电站枢纽上游段与枢纽至尾水段流量不变，故本次整个治理河段——双城至马九川段的造床流量均选121m3/s，且不分段。

（2）稳定河宽

阿尔图宁公式计算：

——整治河宽（m）；

——稳定河宽系数，本工程流域属下游河段，变化系数在1.0～1.1之间（中游1.0-1.1，下游1.1-1.7），综合考虑本次计算取1.7；

——造床流量（m3/s），取50%频率年洪峰流量；

——河床比降（‰）。

用阿尔图宁公式计算的稳定河宽见表5-2。

经上计算及现场踏勘与测量，河床为砾卵石，本次设计使河床即能满足防洪标准条件下的过水能力，又能满足工程建筑物安全、稳定的要求，规划防洪区段为河漫滩，修建防洪堤应尽量不占用耕地，适当展宽堤距，既可降低堤高、又可减少投资，综合考虑本次设计稳定河宽定为70m，堤线沿两岸岸坎布置充分利用已有岸坎。

大夏河稳定河宽计算成果表

表5-2

河段

名称

造床

流量

Q（m3/s）

河床

比降

J

糙率

（n）

河宽

系数

A

断面河

相系数

ξ

图宁公式

计算值

（m）

现状

治理

双城至马九川

121

0.0082

0.033

1.7

11

49

30～200

70

本次设计堤线走向充分利用现有桥基防洪堤工程、支流出口防洪堤工程等，尽量做到左右岸、上下游兼顾，从现有河势出发，因势利导进行布置。

5.4设计水面线推算

5.4.1河道分段

根据河段地貌和河道特性，本次设计在大夏河河道上布测了26个河道横断面。

由于本段河道建筑物较多，故本段河道设计水面线推算分为四段，其中：

第一段为槐树关河入河口~尹集电站枢纽段；

第二段为尹集电站枢纽~新集电站枢纽段；

第三段为新集电站枢纽~西川电站枢纽段；

第四段为西川电站枢纽~后杨村大桥段。

5.4.2洪峰流量选定

大夏河双城至马九川段河道上有已建电站4座，最大引水流量22m3/s，占防洪河段10%洪水流量439m3/s的5%，比例很小，而且对堤防工程而言，最不利情况是电站遇洪水时因某种原因停止运行，洪水全部由河道泄流，故大夏河双城至马九川段堤防设计时，洪峰流量不考虑电站引水流量，即选10%洪水流量为439m3/s。

5.4.3起调水位选定

第一段由于尹集电站有库区，有一定的回水长度，经利用简易近似法分析计算，库区回水长度为405.61m，枢纽位于5-5断面下游附近，故水面线计算以尹集电站溢流堰上游5-5断面为基准断面。

以尹集电站溢流堰顶10年一遇洪水位推算至5-5断面处洪水位2033.32m为起调水位。

第二段以新集电站溢流堰上游12-12断面为基准断面。

以新集电站溢流堰堰顶10年一遇洪水位推算至12-12断面处洪水位2011.329m为起调水位。

第三段由于西川电站库区淤积严重，库区内已无回水长度，故以溢流堰上游24-24断面为基准断面。

以西川电站溢流堰顶10年一遇洪水位推算至24-24断面处洪水位1977.507m为起调水位。

第四段以后杨村大桥为基准断面，以后杨村大桥10年一遇洪水位1969.499m为起调水位，并以下游南川灌区渠首10年一遇洪水位推算至后杨村大桥处水位做校核。

5.4.4水面线计算

根据以上分别选定的基准断面及起调水位，采用能量方程，推求各防洪河段10%洪水流量为439m3/s时各断面的水位高程。

本工程水面线计算，按下列公式：

（5.1）

Z1、Z2——上、下游断面水位高程（m）；

α1、α2——上、下游断面的动能修正系数；

V1、V2——上、下游断面平均流速（m/s）；

hf——两断面之间的沿程水头损失，采用（5.2）式计算：

hj——局部水头损失；

（5.2）

（5.3）

h1-----弯道段的局部水头损失；

（5.4.1）

h2-----河槽扩大的局部水头损失；

（5.4.2）

h3-----汇流的局部水头损失；

（5.4.3）

Q------设计洪峰流量（m3/s）；

i------上、下游断面水力坡降；

L------上、下游断面距离；

V1、V2------上、下两端断面的平均流速；

经计算，各断面的设计洪水位见表5-3-1、5-3-2、5-3-3、5-3-4。

槐树关入河口～尹集电站枢纽段水面线计算结果表5-3-1

断面

编号

水位高程

过水断面

面积（m2）

湿周

水力半径R

平均流速V（m/s）

平均水深h

1-1

2043.21

122.862

76.107

1.614

3.573

1.694

2-2

2040.35

132.821

76.584

1.734

3.305

1.826

3-3

2038.24

109.716

75.473

1.454

3.89

1.518

4-4

2036.5

124.913

76.205

1.639

3.514

1.721

5-5

2033.32

179.267

78.776

2.276

2.449

2.43

尹集电站枢纽～新集电站枢纽段水面线计算结果表5-3-2

过水断面面积（m2）

水力半径R（m）

平均水深h（m）

6-6

2028.173

128.825

76.393

1.686

3.408

1.773

7-7

2023.163

119.059

75.924

1.568

3.687

1.643

8-8

2018.98

121.796

76.056

1.601

3.604

1.68

9-9

2015.898

113.448

75.654

1.5

3.87

10-10

2014.707

123.861

76.155

1.626

3.544

1.707

11-11

2013.573

188.448

79.203

2.379

2.33

2.553

12-12

2011.329

109.075

75.442

1.446

4.025

1.509

新集电站枢纽～西川电站枢纽段水面线计算结果

表5-3-3

13-13

2007.823

135.616

76.717

1.768

3.237

1.863

14-14

2005.49

118.497

75.897

1.561

3.705

1.636

15-15

2003.632

133.274

76.605

1.74

3.294

1.832

16-16

2001.008

111.231

75.546

1.472

3.947

1.538

17-17

1994.938

120.933

76.014

1.591

3.63

1.668

18-18

1993.344

110.164

75.495

1.459

3.985

1.524

19-19

1990.58

156.669

77.716

2.016

2.802

2.14

20-20

1987.445

208.936

80.15

2.607

2.101

2.815

21-21

1981.566

118.535

75.899

1.562

3.704

22-22

1978.483

216.638

80.503

2.691

2.026

2.913

23-23

1978.304

242.068

81.66

2.964

1.814

3.234

24-24

1977.507

149.575

77.381

1.933

2.935

2.05

西川电站枢纽～后杨村大桥段水面线计算结果

表5-3-4

25-25

1971.565

112.44

75.605

1.487

3.904

1.555

26-26

1969.499

139.861

76.919

1.818

3.139

1.919

5.5堤顶高程和冲刷深度计算

5.5.1堤顶高程计算

堤顶高程由设计洪水位加堤顶超高确定，堤顶超高按下式计算。

Y=Rp+e+A

Y——堤顶超高（m）；

RP—设计波浪爬高（m）；

e——设计风壅水面高度（m）；

A——安全超高（m），取0.5m。

⑴设计波浪爬高Rp

根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）中公式计算。

=

/

其中风浪要素采用下列公式计算

——累积频率为p的波浪爬高（m）；

——斜坡的糙率渗透系数，根据护面的类型查表得0.9；

——经验系数，由风速V、坡前水深d、重力加速度g所组成的无维量v/

，其中：

计算风速采用多年汛期最大风速平均值的1.5倍，即计算风速V=26.4m/s;

——爬高累积频率换算系数，对不允许越浪的堤防，爬高累积频率取2%，则查表得

=2.07；

——堤前波浪的平均波高（m）；

——堤前波浪的波长（m）；

——计算风速为26.4m/s;

——风区长度（m）；

m——护面迎水面坡比m=1.5。

经计算，波浪爬高为0.57m。

⑵风雍水面高度

——风雍高度；

——综合摩阻系数取3.6×

10－6；

——计算风速为26.4m/s；

——由计算点逆风向量到对岸的距离；

——水域平均水深为1.75m；

——风向与堤轴线的法线所成的夹角；

=35°

。

经计算，风雍水面高度

为0.0042m。

⑶安全超高A

按《堤防工程设计规范》（GB50286-98）规定，该段堤防为5级，不允许越浪的安全超高为0.5m。

经以上计算，设计波浪爬高

为0.57m，设计风雍水高度为

=0.0042m，则堤顶超高取为1.1m。

5.5.2冲刷深度计算

本次计算，采用《堤防工程设计规范》（GB50286—98）中堤防冲刷深度计算公式，对工程区河段均按P=10％设计洪水，进行冲刷深度计算。

⑴水流平行于岸坡产生的冲刷按下式计算：

hB——局部冲刷深度（m），从水面线算起；

hP——冲刷处的水深（m）；

Vcp——平均流速（m/s）；

V允——河床面上允许不冲流速，为1.2（m/s）；

n——与防防洪堤坡在平面上的形状有关，一般取n=1/4。

经计算，水流平行于岸坡产生的冲刷深度结果见表5—4。

⑵水流斜冲护坡产生的冲刷按下式计算：

△hp——从河底算起的局部冲深（m）；

a——水流流向与岸坡交角（度）；

m——防洪堤迎水面边坡系数，m=1.5；

d——坡脚处土壤的计算粒径（cm），对非粘性土，取大于15%（按重量计）的筛孔直径，该段d=71.6mm。

Vj——水流的局部冲刷流速，对无滩地河床，按下式计算。

Q——设计流量（m3/s）;

W——原河道过水断面面积（m2）；

Wp——河道缩窄部分的断面面积（m2）。

经按斜冲计算，其结果见表5—4。

大夏河属蜿蜒型河流，工程区内河道弯道较多且河流摆动较大，泄冲角度局部较大，根据计算结果，根据计算结果，平冲最大为深泓线以下0.44～0.79m，斜冲最大为河床线以下1.2～1.8m。

为了安全起见，根据冲刷深度的计算成果及地质勘测，结合工程实践经验，将基底设计高程平冲段置于深弘线高程以下2.0m处，斜冲段置于深泓线以下2.5m处，基底高程计算结果见表5-5。

平顺冲刷深度计算成果表

表5-4

断面号

河床高程（m）

设计水深（m）

水面高程（m）

深泓线高程（m）

最大水深（hp）

流速

（VCP）

允许流速（V允）

（V/V允）1/4

（（V/V允）1/4-1）hp

冲刷深度hB

备注

1

2041.52

1.69

2041.02

2.19

3.57

1.2