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依据河南省水文局1973年编制的《河南省水利工程水文计算常用图》（以下简称《图集》），按新沟河流域所在位置，查取流域中心24h点雨量均值及变差系数Cv值，取Cs=3.5Cv，利用《图集》中给出公式计算设计点雨量，并且流域面积小于1000km2的设计面雨量可用点雨量代替。
故设计面雨量成果见表2-1。
表2-124h设计面雨量表
河名
历时（h）
参数
不同频率（%）设计点雨量
Cv
Cs/Cv
2
5
10
20
新沟河
24
1.3.3设计洪峰流量
新沟河流域内径流资料缺乏。
根据河流的产汇流条件，对新沟河设计洪水采用平原区排水模数公式进行流量计算：
（2-1）
式中：
Q—设计洪峰，m3/s；
K—峰量系数，取0.035；
F—汇水面积，km2；
R—设计净雨（mm），由《图集》，河南省平原区降雨径流关系P+Pa～R曲线图查得，Pa为设计前期影响雨量，50年一遇以上暴雨P=Imax，5～20年一遇Pa=2/3Imax，各水文分区最大初损值Imax，见《图集》。
R值见表2-2；
a—综合折减系数。
表2-2设计净雨深R表
频率（%）
设计净雨R（mm）
200
138
112
82
下垫面条件对汇排水有不同的滞蓄作用，洪水标准越高，洪峰消减越明显，经分析，选用综合折减系数见表2-3。
表2-3综合折减系数表
重现期（年）
50
综合折减系数a
1.00
0.9
0.8
0.7
根据新沟河治理规划，新沟河防洪标准为20年一遇，排涝标准为5年一遇。
设计洪水成果见表2-4。
表2-4设计洪峰流量计算成果表
控制位置
汇流面积（km2）
不同重现期（年）设计洪峰流量（m3/s）
支流名称
河口处桩号
上枣枝河
10+500
285.4
小洪河
18+400
329.8
下枣枝河
20+200
375.4
新沟河口
414
1.3.4施工期设计洪水
施工期设计洪水的推求采用水文比拟法，修正移置附近水文相似区域的水文特征值。
其中：
；
，
——分别为设计流域和参证站集水区域的径流量，m3/s；
——分别为设计流域的流域面积和参证站的集水区域，km2；
K——为修正系数。
周庄水文站位于颍河支流汾河下游周庄境内，集水面积1320km2，径流资料齐全，与研究区域相距较近，同属温带季风气候区，水文气象条件及汇流条件也有很大的相似性。
因此，选取周庄水文站作为参证站，进行施工期设计洪水的计算。
新沟河河道治理工程工期为8个月，从2009年9月份至次年4月份，河道主槽疏浚工程工期为2~3个月，根据工程特性，选定工程施工期中流量较枯的11~2月份为计算期即可满足施工要求，利用周庄水文站计算期内最大径流量作为选取样本（详见表2-5），进行频率分析计算，设计流量成果表详见表2-6。
表2-5周庄水文站计算期内最大径流量表
年度
最大枯期流量（m3/s）
1979-1980
11.7
1987-1988
3.5
1995-1996
26.4
1980-1981
23.6
1988-1989
2000-2001
13.9
1981-1982
3.8
1989-1990
30.6
2001-2002
12.9
1982-1983
5.38
1990-1991
55
2002-2003
40.8
1983-1984
12.6
1991-1992
8.9
2003-2004
76
1984-1985
13.5
1992-1993
2004-2005
74.5
1985-1986
58
1993-1994
2005-2006
29.3
1986-1987
99.7
1994-1995
14.6
2006-2007
15.6
表2-6周庄水文站计算期设计流量成果表
不同重现期洪峰流量（m3/s）
Q
20年
10年
5年
3年
此处选用5年一遇洪峰流量的计算成果，通过水文比拟法计算新沟河施工期设计洪水，成果见表2-7。
表2-7新沟河施工期设计洪水
2工程任务与规模任务
2.1工程现状及存在的问题
2.1.1工程现状
新沟河在1977年进行治理，经过半个世纪的运行，河道严重淤积，过流断面明显减小，堤防残缺、高度下降。
新沟河现有堤防21.4km,堤顶宽2—2.5m，现有防洪标准不足10年一遇，现有涵闸21座，桥梁13座，涵闸桥梁大多年久失修，缺乏管理，已不能很好发挥作用。
2.1.2存在问题
1、防洪基础设施薄弱、河道萎缩严重
中小河流的特点是源短流急，洪水暴涨暴落。
由于许多中小河流的防洪设施少、标准低，甚至很多处于不设防状态，遇到常遇洪水就可能造成较大洪涝灾害。
一些中小河流流域水土流失严重，加上不合理的采砂以及拦河设障，向河道倾倒垃圾，违章建筑等侵占河道的现象日渐增多，多年未实施大规模清淤，致使河道萎缩严重，行洪能力逐步降低，对县乡的防洪安全构成了严重威胁。
新沟河多年来未得到治理，河道窄小，河床淤积严重，堤防损坏严重，除涝和防洪标准偏低，洪涝灾害频发；
另外，由于水资源的无序开发和污染物、杂物的堵塞，造成河流基本功能衰退，使流域内居民生命健康受到威胁。
这些问题的存在，不仅直接影响本区域全面建设小康社会和社会主义和谐社会的进程，并且严重影响区域经济的可持续发展。
2、河流规划和前期工作滞后
新沟河以前缺乏系统的规划工作，治理项目的前期工作薄弱，基本情况不明，治理目标和任务不明确，同时随着经济发展和人口增加，河流沿岸的城镇规模日益扩大，社会财富日益聚集，粮食生产能力进一步提高，都对防洪保安提出越来越高的要求，现有的前期工作已不能满足河流治理和管理的需要，难以有效指导近期河流的治理和保护。
3、投入严重不足，问题日益突出
长期以来，新沟河治理缺乏投资机制和渠道，治理资金严重不足。
近年来，有关“两工”政策取消，群众投劳农田水利投入机制和组织方式发生很大变化，对新沟河的治理日趋减少，使新沟河面临的问题日益突出。
2.2工程任务
本次规划工作的主要任务为：
1、根据《防洪标准》及现行的《堤防工程设计规范》，本次规划新沟河防洪标准为20年一遇，除涝标准达到5年一遇，进行综合治理。
针对新沟河存在问题，采取的措施为：
一是对河槽加宽加深；
二是对境内新沟河堤防进行培堤，加固现有堤防；
三是对险工段进行护砌；
四是新建排涝涵闸及拆除重建现状涵闸。
2、为促进本县流域经济社会的发展，维护河流健康，加强对新沟河临颍段的管理，既要强化相应的建设管理机构，又要多方筹措资金用于河道的养护。
2.3工程规模
通过重点地区中小河流的近期治理，使新沟河的防洪能力得到增强、流域所涉及的主要乡镇，基本设施，基本农田等防洪保护对象的防洪标准有较大提高。
本次河道治理范围全长23.3km。
工程内容主要包括：
（1）23.3km长河道疏浚及扩挖工程（桩号0+000～23+300）；
（2）21.4Km长堤防加固工程（桩号0+000～1+800、3+700～23+300）；
（3）1.9km长新筑堤防（桩号1+800～3+700）；
（4）1.13km长险工护岸工程（桩号21+870～23+300）；
（5）新建2座排涝涵闸，拆除重建16座排涝涵闸，维修加固涵闸5座等。
根据《防洪标准》（GB50201-94）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）和《堤防工程设计规范》（GB50286-98）等有关规范的规定，结合新沟河防洪工程现状，依据保护的对象的重要性及经济发展趋势，确定新沟河治理防洪标准为20年一遇，排涝标准达到5年一遇。
新沟河河道治理工程属三等工程，堤防级别为4级，主要建筑物按3级建筑物设计，次要建筑物按4级建筑物设计，临时建筑物按5级建筑物设计。
3工程设计
3.1工程等别
根据《防洪标准》（GB50201-94）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）和《堤防工程设计规范》（GB50286-98）等有关规范的规定，新沟河河道治理工程属三等工程，堤防级别为4级，主要建筑物按3级建筑物设计，次要建筑物按4级建筑物设计，临时建筑物按5级建筑物设计。
3.2设计依据
3.2.1主要规程规范
1）《防洪标准》（GB50201-94，国家技术监督局、中华人民共和国建设部）；
2）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000，中华人民共和国水利部）；
3）《堤防工程设计规范》（GB50286-98，国家技术监督局、中华人民共和国建设部）；
4）《堤防工程管理设计规范》（SL171-96）；
5）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）；
6）《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）；
7）《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）；
8）《水利水电工程设计工程量计算规定》（SL328-2005）；
9）《水闸设计规范》（SL265—2001）；
10）其它相关的规范、规程、标准及文件。
3.2.2有关文件和资料
1）《临颍县新沟河近期治理建设规划报告》（临颍县水利局，2008年8月）；
2）临颍县水利局提供的河道平面图及纵、横断面测量图。
3）其它有关河道管理、规划、设计的资料。
3.3设计原则
根据新沟河的特点，本次新沟河治理工程应贯彻“全面规划、统筹兼顾、标本兼治、综合治理”的原则，以防洪除涝为主，兼顾上下游和左右岸关系。
本次设计对严重影响汛期行洪的全段河段进行疏浚治理，对面上积水严重，无法汇入新沟河的排水沟新建穿堤排水涵闸，对现状损坏严重的排涝涵闸进行拆除重建。
3.4工程设计
3.4.1堤防工程设计
堤线布置
新沟河河道堤防走向，根据少占地、工程量少，且与城乡建设相一致的原则，尽量利用原有的堤线，以满足河道行洪断面为原则，进行多种方案比选，优化堤线布置，以现状河道天然断面为基础，结合防洪需要进行。
堤型选择：
现状河道开挖土方量较大，因此堤防工程全部采用土回填方进行加高加固，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，且不得含植物根茎、砖瓦垃圾等杂质。
如果所用土料含水率高且粘粒含量过多，则应采取相应的处理措施。
土料填筑标准为压实度不小于0.92。
堤防工程设计
根据测量成果资料，新沟河沿线大部分河段堤防基本齐全，因此，本次设计原则上不新筑堤防，只对河道两岸现状进行培厚加固，对河道两岸局部没有地方的位置（桩号1+800～3+700）按设计水位设置堤防。
5.4.1.2.1堤顶超高
河道两岸高程防洪要求，为20年一遇设计洪水位加超高。
超高计算采用《堤防工程设计规范》（GB50286—98）中6.3.1式：
式中Y——堤顶超高（m）；
R——设计波浪爬高（m），按莆田实验站公式计算平均爬高；
k△——斜坡的糙率渗透系数，根据护面类型查草皮护坡为0.85～0.90，取0.9；
kw——经验系数，由风速W、坡前水深H、重力加速度组成的无维量，取1.23；
K——综合摩阻系数，取3.6×
10-6；
V——设计风速，取汛期多年平均最大风速的1.5倍，汛期多年平均最大风速为15.2m/s，则V=22.8m/s；
F——吹程，最长弯道之间长度500m；
D——平均水深；
β——风向与垂直堤轴线的法线的夹角，β=0；
A——安全超高，按不允许越浪情况取为0.6m。
经计算，新沟河堤顶超高为XXXm，设计时取为XXXm。
5.4.1.2.2堤顶宽度
左右岸设计堤顶宽度结合交通道路合一的意见，堤顶设计宽度为3m。
5.4.1.2.3内外边坡系数
该段堤防填筑为土沙堤，平台以下及两岸堤防高度均在5m以下，根据上述设定边坡（1：
2），按非粘性土进行边坡稳定计算:
参考已有资料，经验算，堤坡抗滑稳定安全系数均满足规范规定要求，因此堤防设计内外边坡均采用1:
2。
5.4.1.2.4堤防结构设计
根据《堤防工程设计规范》（GB50286—98），本工程为4级堤防，设计堤顶高程为20年一遇洪水位加1.0m超高，堤顶宽3.0m，并向外侧倾斜，坡度为2%，堤防内侧边坡为1：
2.0，外侧边坡为1：
2.0。
3.4.2河道工程设计
（4）1.13km长险工护岸工程（桩号21+870～23+300）。
河底比降设计
根据临颍县水利局提供的河道测量成果进行分析，在保证河道行洪安全的情况下，以河道不新筑堤防，同时挖方量最小的原则确定河道比降。
经最终分析研究确定新沟河的比降如下：
桩号0+000～23+300之间河底比降为1/4000。
河道横断面设计
河道横断面设计是河道治理的重要内容，在河道横断面设计时主要考虑满足河道的防洪除涝要求。
为了确定最佳的河道断面，本次进行了三种方案的必选：
方案一、梯形断面。
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。
在河道两岸保护范围内，设置保护带，防止岸边边坡耕作，便于河道管理，确保堤防安全。
方案二、复式断面。
复式断面适用于河滩较开阔的河道。
枯水期流量小，水流在中槽主河道。
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。
方案三、矩形断面。
矩形断面占地少，挖方量小，是河道使用较多的形式，但由于矩形断面需筑挡土墙，因而投资大，施工相对困难，因而在条件允许的情况下尽量不采用。
通过方案对比，结合新沟河的特点推荐采用方案二。
本次设计新沟河采用复式断面，桩号0+000～10+500之间河底宽30m，两岸滩地宽5m；
桩号10+500～18+400之间河底宽32m，滩地宽5m；
桩号18+400～23+300之间河底宽35m，两岸滩地宽8m。
河道两岸边坡均为1：
河道设计过流能力计算
河道过流能力按明渠均匀流进行计算，公式如下：
ν=Q/A
式中Q——设计流量（m3/s）；
A——过水断面面积（m2）；
C——谢才系数（m2/s）；
i——水力坡度；
R——水力半径（m）；
b——设计渠底宽度（m）；
h——设计水深（m）；
χ——湿周（m）；
n——渠道糙率，参照《水工设计手册》第一册选取为0.03；
m——边坡系数；
ν——流速（m/s）。
新沟河过流能力计算结果见表5-1。
表5-1新沟河设计过流能力计算成果表
河道水面线推求
河道水面线采用水力学中明渠恒定非均匀渐变流水面线计算法计算，公式如下：
ｆ（Zu）＝Zu+（α+ξ）Q2/（2gAu2）-ΔSQ2/（2Ku2）
Ψ（Zd）＝Zd+（α+ξ）Q2/（2gAd2）+ΔSQ2/（2Kd2）
式中ｆ（Zu）——上游断面水位函数；
Ψ（Zd）——下游断面水位函数；
Zu——上游断面水位；
Zd——下游断面水位；
α——动能修正系数；
ξ——局部水头损失系数；
Q——流量（m3/s）；
g——重力加速度；
Au——上游断面面积（m2）；
Ad——下游断面面积（m2）；
ΔS——断面间距（m）；
Ku——上游断面流量系数；
Kd——下游断面流量系数；
Ku、Kd取值：
式中参数含义同明渠均匀流公式。
起始端水位采用临颍县新沟河出口处断面作为水面线推算的起始断面。
计算采用《水利水电工程设计计算程序集V3.0》中的D-7明渠恒定非均匀渐变流水面线计算程序。
新沟河水力要素见5-2。
表5-2新沟河水利要素表
桩号
除涝断面设计
防洪断面设计
河线距（m）
5年除涝水位（m）
底宽（m）
边坡
河底
比降
设计河底（m）
20年防洪水位（m）
堤顶宽（m）
0+000
53.80
10500
30
1：
0.00025
3
51.18
7900
32
49.20
4900
35
23+300
47.99
不同控制点水位计算结果详见表5-3。
表5-3新沟河水力要素设计成果
设计河底
5年除涝水位
20年除涝水位
+
53.80
100
53.78
53.75
300
53.73
400
53.70
500
53.68
600
53.65
700
53.63
800
53.60
900
53.58
1
1000
53.55
1100
53.53
1200
53.50
1300
53.48
1400
53.45
1500
53.43
1600
53.40
1700
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