排洪工程初步设计报告学位论文文档格式.docx
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夏秋季的台风，是区内主要的灾害性天气，登陆台风年平均4.8次，影响严重的有1.6次，且多发生在7～9月，极端最大风速大于40m/s。
多年平均气温22℃，极端最高气温38.7℃，极端最低气温0.2℃。
多年平均相对湿度79%。
2.3水文基本资料
流域内仅铁岗水库有雨量观测站，从1962年至今有较完整的观测资料。
根据铁岗水库雨量站1962～2002年40年系列资料统计，多年平均降雨量为1603.6mm，年最大降雨量为2397.3mm（1975年），年最小降雨量为721.3mm（1963年），降雨时空分布不均，雨量主要集中在汛期4～10月，占全年降雨量的80%左右，枯水期11～3月干旱少雨。
由于该地区处于低纬度，日照强烈蒸发量大，据铁岗水库雨量站统计，多年平均蒸发量为1278mm，多年平均降雨天数116天。
2.4洪水
2.4.1设计标准
根据《深圳市宝安区西乡镇防洪排涝工程规划报告》、《城市防洪标准》（GB50201-94）及《深圳市城市防洪（潮）规划成果》，本排洪工程的河防洪标准：
西乡河为100年一遇；
共乐涌、牛湾涌等河涌为50年一遇；
防潮标准为50年一遇风暴潮潮位加11-12级风浪爬高
远期开发后按《室外排水设计规范》规定，设计重现期根据地区重要性，取1~2年；
一般地区取T=1年；
局部重要地区或常受淹的地区，提高一级计算，取T=2年。
工程涉及的河涌流域为将来的西乡镇中心区，为镇政治、经济、文化中心，受淹损失巨大，因此采用标准为T=2年。
2.4.2计算方法
由于工程涉及的河涌集雨面积较小，且河涌流域存在天然地形地貌的近期未开发状态和远期城市化后雨水收集管渠化状态两种情况，因此洪水计算在近期采用“推理公式法”和“广东省洪峰流量经验公式”进行计算比较后确定；
远期采用《室外排水设计规范》中的公式及深圳市规划国土局1995年4月编制的暴雨强度公式进行计算。
其中，经验公式：
Qp=C2×
H24p×
F0.84
其中：
C2——为经验系数；
“室外排水设计规范”雨水设计流量计算公式：
Q＝qΨF其中：
Q——雨水设计流量（m3/s）；
q——设计降雨强度（m3/s·
ha）；
Ψ——径流系数，根据排水区域特征，取Φ＝0.75~0.7；
F——集雨面积（。
设计降雨强度q采用1995年4月深圳市规划国土局统一编制的深圳市暴雨公式及计算图表计算：
对T=2年，q=145.5259/（t+4.097）0.518（m3/S/km2）
t——降水历时，以分钟计；
m——折减系数，暗管折减系数为2.0，明渠为1.2，考虑排涝区雨水用暗管，取m=2.0。
对重现期T=2年：
2.4.3设计暴雨参数
应用铁岗雨量站各时段雨量系列进行频率分析计算，结果见下表：
铁岗水库雨量站各时段设计雨量计算成果表
表2.1
时段
系列
均值
（mm）
Cv
Cs/
Cv
设计雨量（mm）
P=2%
P=5%
P=50%
1小时
1975～2002
52.3
0.38
3.5
115.06
90.64
48.12
6小时
108.4
0.44
239.56
201.62
96.48
24小时
167.3
0.46
381.44
318.37
147.22
3天
1962～2002
219.6
0.40
456.77
389.79
199.84
2.4.4设计流量
根据中南市政设计院宝安分院2003年10月完成的有关深圳市宝安区新安街道办、西乡镇市政工程详细规划（修编）《雨水防洪工程规划图》，对陆域形成工程需截排的共乐涌、牛湾涌出口处的流域面积、流量进行了重新分析计算，成果见下表：
各河涌流量成果表
表2.2
序号
河名
流域
面积
（km2）
近期流量（m3/s）
远期流量（m3/s）
T=2年
1
共乐涌
1.32
经验
24.08
18.49
6.77
16.70
推理
23.12
17.85
6.3
2
牛湾涌
3.76
58.02
44.55
16.31
34.81
56.90
42.13
16.04
考虑到推理公式更符合河涌地形现状，认为采用推理公式成果是比较合理的。
2.4.5潮汐
根据《深圳市防洪（潮）规划报告》,本排洪工程防潮标准为50年一遇风暴潮潮位加11-12级风浪爬高。
西乡镇附近现有2个潮位站，即位于深圳湾的赤湾站和位于茅洲河口处的舢舨洲站，西乡镇所处位置位于其中，故在潮位计算时，取两站平均值。
赤湾和舢舨洲站的潮位如下表：
设计高潮位成果表
表2.3单位：
m（黄海基面）
频率
站名
1%
2%
5%
20%
多年
赤湾站
2.70
2.61
2.49
2.28
2.09
舢舨洲站
3.25
3.14
2.98
2.68
2.44
平均值
2.88
2.74
2.48
2.27
3.工程地质
由于不确定因素太多，工程地勘报告尚未完成。
4.
工程任务和规模
4.1流域社会经济情况
西乡镇位于深圳市宝安区西南部，据深圳市总体规划，隶属宝安区新-福组团，是全区的政治、经济、文化、商贸中心，国际航空城是全区的最高层次组团，城市建设接近特区城市标准，发展目标是高科技发展区和商贸发展区，属宝安区最高层次组团。
本截排水工程涉及的河涌流域为将来的西乡镇中心区，是镇政治、经济、文化中心。
4.2工程任务
根据大铲湾集装箱码头规划方案，码头陆域形成后，西海堤多条河涌的出海口河段将被填埋封堵。
本截排水工程主要任务为解决相关河涌水流穿过规划海滨路后的出海问题，即截排因陆域形成工程而填埋封堵的牛湾涌、共乐涌流域面积内雨水的截排出海，并延长西乡河出口段。
由于位于海滨路以东的坪洲涌、劳动涌流域来水被已建市政管网收集后在陆域形成工程以外就排入了西乡河或西乡大道排洪渠，由于有陆域形成工程的存在，坪洲涌最西侧的市政排水管出海口需要改变出水方向。
目前，在西海堤上，除西乡河外各河涌出海口处均设有挡潮闸，由于集装箱码头陆域形成，原有各挡潮闸均将废弃，需重新修建挡潮闸及叠梁闸，新修建挡潮闸及叠梁闸为原有挡潮闸的重建，因此不属本次设计范围，在各方案表叙时只作布设说明，为了保持设计上的完整性，在进行设计概算时，对其进行投资估算。
4.3工程规模
由于市政管网逐渐建成及坪洲涌、劳动涌、共乐涌及牛湾涌的填平，即使截排水工程修建为明渠亦收集不到地表径流，同时为尽量提高土地使用率，本截排工程拟采用箱涵结构形式。
挡潮闸作为配套工程，不在合同范围内，本设计只作布设说明。
牛湾涌截排箱涵：
根据现有市政详规:
《西乡镇市政工程详细规划（修编）》“雨水防洪工程规划图”，牛湾涌将由同鼓路下一条3孔5.0x2.0m的箱涵所取代，新设计截排箱涵与其末端相接，据相关规范，排水建筑物平面上不宜缩小断面尺寸。
因此，初拟牛湾涌为3孔5.0m宽截排箱涵，截排流量近期P=2%洪峰流量58.02m3/s，远期T=2年流量34.81m3/s，同时为防止潮水倒灌，截排箱涵上需建挡潮闸。
由于不同的平面布置方案，牛湾涌段截排箱涵长度分别为663.3m、1209.6m、663.3m。
共乐涌截排箱涵：
根据同上资料，共乐涌将由共乐路下一条4.0x1.5m2的箱涵及其东边一条道路下的一条4.0x1.5m2的箱涵所取代，为使共乐涌近、远期排水出口相统一，建议两条箱涵改线使其先交汇，改为一条5x2.5m2的箱涵，再排往现共乐涌出口处。
因此，初拟共乐涌为1孔5.0m宽截排箱涵,截排流量近期P=2%洪峰流量24.08m3/s，远期T=2年流量16.70m3/s，同时为防止潮水倒灌，截排箱涵上需建挡潮闸。
由于不同的平面布置方案，共乐涌段截排箱涵长度分别为1019.1m、998.3m、875.7m。
西乡河出海口段：
排洪流量及断面已由有关设计院进行设计，由于不同的平面布置方案，西乡河出海口延长段长度分别为760m、214m。
5.工程布置及建筑物
5.1工程等别及建筑物级别
根据《城市防洪工程设计规范》，防洪工程的等别，应根据其工程规模、效益及在国民经济中的重要性，按下表确定：
工程等别及建筑物级别
表5.1
工程等别
城市等别
分等指标
建筑物级别
重要程度
城市人口（万人）
主要建筑物
次要建筑物
Ⅰ
一
特别重要
≥500
3
Ⅱ
二
重要
150~50
Ⅲ
三
中等
50~20
4
Ⅳ
四
小城市
≤20
工程涉及的河涌流域为将来的西乡镇中心区，是镇政治、经济、文化中心，为中等城镇，因此本工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级。
5.2工程布置
工程布置的设计原则为：
（1）满足截排水防潮要求原则；
（2）不增加内河排涝压力原则；
（3）尽量减小对码头使用功能影响原则；
（4）洪水就近入海原则；
（5）便于实施、经济实用原则。
5.2.1截排箱涵
5.2.1.1方案比较
根据共乐涌、牛湾涌与陆域形成工程的位置关系，水文特征、规划情况、及水力计算成果综合分析合理选定截排箱涵的布置方案如下：
方案一：
共乐涌采用长约1019m箱涵向西北沿海滨大道并入牛湾涌，牛湾涌采用长约663m箱涵向西南延伸，直排入海；
本方案需在箱涵出海口设置挡潮闸。
如为尽量减小对码头平面布置的影响，可在共乐涌并入牛湾涌后的海滨大道西侧绿化带处设置挡潮闸，但箱涵淤积量会较挡潮闸设于出口处大，为了满足清淤要求，必须在箱涵出口另外设置叠梁闸。
方案二：
共乐涌采用长约1019m箱涵向西北沿海滨大道并入牛湾涌，牛湾涌亦向西北采用长约1210m的箱涵继续向西北沿海滨大道中心线，出陆域范围后转向西排水入海；
方案三：
共乐涌、牛湾涌收集市政管网来水后分别采用长约875m箱涵及长约663m的箱涵直排出海；
本方案需在箱涵出海口设置挡潮闸，同方案一一样，如为尽量减小对码头平面布置的影响，可在箱涵入口处设置挡潮闸，为了满足清淤要求，必须在箱涵出口另外设置叠梁闸。
各方案优缺点见下表：
西乡大道北侧排水各方案优缺点对照表
表5.2
方案
优点
缺点
存在问题
方案一
投资：
6577.64万元
1.牛湾涌流量大，直排入海，水流条件好，但共乐涌水流条件差。
2.基本不加重西乡镇的排洪压力。
1.对陆域形成施工及码头平面布置均有影响，但影响较小。
2.工程造价适中。
3.协调量大。
1.共乐涌至牛湾涌箱涵用地需要协调。
2.共乐涌至牛湾涌箱涵高程与市政管网高程及市政道路高程需要协调
方案二
9689.57万元
1.对陆域形成施工及码头平面布置均无影响。
1.线路长、造价最高。
2.牛湾涌、共乐涌水流均不畅。
3.共乐涌水位有所雍高，对西乡镇排水影响。
4.协调量大。
1.箱涵用地需要协调。
2.与市政管网、市政道路的高程均需要协调。
方案三
6392.61万元
1.线路最短、造价最小、水流条件最好。
2.协调量小。
1.对陆域形成施工及码头平面布置影响最大。
2.西乡镇排水有所改善。
1.与市政管网的高程需要协调。
5.2.1.2纵坡设计
由于共乐涌、牛湾涌截排箱涵进口高程受规划市政管网高程的控制，高程较低，考虑到箱涵出口的淤积问题，出口处涵底高程不宜过低，因此箱涵纵坡不能太大，初拟i=1/2500。
5.2.1.3横断面设计
根据现有市政“详规”，牛湾涌将由同鼓路下一条3孔5.0x2.0m2的箱涵所取代，新设计截排箱涵与其末端相接，据相关规范，排水建筑物平面上不宜缩小断面尺寸。
因此，初拟牛湾涌为3孔5.0m宽截排箱涵，涵高由水力计算求得。
根据现有市政“详规”，共乐涌将由共乐路下一条4.0x1.5m2的箱涵及其东边一条道路下的一条4.0x1.5m2的箱涵所取代，建议两条箱涵改线使其先交汇，改为一条5x2.5m2的箱涵，再排往现共乐涌出口处。
因此，初拟共乐涌为1孔5.0m宽截排箱涵，涵高由水力计算求得。
5.2.1.4水力计算
根据前述水文成果及初拟截排箱涵纵坡、涵宽，对上述各方案分别进行水面线计算，采用水利水电工程微机程序集“D-7明渠恒定非均匀渐变流水面曲线计算程序与绘图程序”进行计算，由于箱涵均设置挡潮闸，水面线计算采用设计流量（p=2%,采用较大值即经验公式计算成果）遇多年平均高潮水位2.27m起算。
当挡潮闸设于截排箱涵进口处时，遇高潮位时，挡潮闸处于下闸状态，截排箱涵水面线即为高潮水位。
其计算成果如下表所示：
方案一水面线成果表
表5.3
项目
位置
桩号m
纵坡
流量（m3/s）
底高程（m）
p=2%洪水+多年平均高潮水位2.27m
P=2%高潮位2.88m
水深m
水位m
出海口
N0+663.3
1/2500
80.02
-1.715
3.985
2.270
4.595
牛弯涌处
N0+145.3
-1.508
3.919
2.411
4.388
共乐涌处
G0+000.0
-1.100
3.786
2.686
方案二水面线成果表
表5.4
项目
位置
桩号
p=2%洪水+多年平均高潮水位2.27
水深
水位
N1+209.6
-1.941
4.211
4.821
N0+105.0
-1.499
4.063
2.564
4.379
3.900
2.800
方案三水面线成果表
表5.5
N0+663.3
-1.265
3.535
4.145
N0+000.0
-1.000
3.415
2.415
3.880
-1.450
3.720
4.330
G0+875.7
3.622
2.522
3.980
可见在相同的断面尺寸下，方案三所需水头损失最小，在截排箱涵进口处水位最低，最有利于上游排水，方案一次之，方案二需水头损失最大，在截排箱涵进口处水位最高，最不利于上游排水。
5.2.1.5截排箱涵设计成果
据相关规范规定：
无压流排洪暗渠设计流动水位以上，净空高度不应小于0.5m，截排箱涵各方案设计成果见下表：
方案一设计成果表
表5.6
涌名
横断面（m2）
内底高程（m）
外底高程（m）
内顶高程（m）
外顶高程（m）
备注
3孔5x4.5
-2.315
2.785
3.285
初拟底板厚0.6m，顶板厚0.5m
-2.050
3.050
3.550
G1+019.1
1孔
-2.108
2.992
3.492
5x4.5
-1.700
3.400
方案二设计成果表
表5.7
桩号L
3孔
5x4.7
-2.541
2.759
3.259
-1.457
-2.057
3.243
3.743
G0+998.3
-2.099
3.201
3.701
3.600
4.100
方案三设计成果表
表5.8
项目
5x4.3
-1.865
3.035
-1.600
3.300
3.800
2.850
3.350
3.200
3.700
综合截排箱涵各方案优缺点、水力计算成果及实施难易程度，箱涵线路布置本设计推荐方案一。
5.2.2西乡河出口
西乡河已由西乡镇委托有关设计院进行设计，不再做重复设计，但陆域形成工程将造成西乡河出口段延长，延长段横断面的设计须与西乡河总体设计相一致，平面布置则有两种方案：
以连续两个反方向弯道绕过陆域出海；
与原西乡河出口平顺连接出海。
西乡河出口段各方案优缺点对照表
表5.9
1388.03万元
1、对陆域形成无影响。
2、可充分利用陆域内土地。
3、水流对码头的运行影响小。
1、水流条件极差，水流不畅，影响西乡河排洪。
2、对西乡河以南出海口土地规划影响大。
3、永久征地较大。
4、蚝田赔偿较大。
5、各方面关系协调量大。
6、工程造价高。
1、西乡河用地需要协调。
2、需要与西乡河整治设计单位协调。
408.51
万元
1、水流条件好，排洪顺畅。
2、工程线路短，造价低。
3、各方面关系协调量小。
1、切掉陆域一角，不能充分利用陆域内土地。
2、水流对码头的运行影响大。
1、需要与西乡河整治设计单位协调。
综合各方案优缺点及实施难易程度，本设计推荐方案二。
6.施工组织设计
由于集装箱码头陆域形成工程的施工不能影响西乡镇南侧片区排水的要求，同时结合陆域形成工程主体工程施工的排水方案，有必要对排水工程与陆域形成工程的施工统筹考虑。
6.1施工条件
本截排工程位于深圳市西乡镇大铲湾集装箱码头范围内，东西向与多条市政道路相通，且西乡镇海滨路在码头东侧穿过，交通便利。
本截排工程在陆域形成，且地基固结以后施工，施工场地开阔。
施工用电在陆域形成工程施
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