坛下人工河治理工程设计报告Word文档下载推荐.docx
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本工程防洪标准采用10年一遇洪水标准，本次工程控制断面为上游的赛桥村0+000断面、泵站桥1+782断面、一甲村坝4+196断面。
地点
累距
频率
（m）
5%
10%
赛桥村桥
198.35
198.06
泵站桥
1+782
197.70
197.41
一甲村堰坝
4+196
195.79
195.37
该河段设计洪水位10年一遇水位为195.37m～198.06m（为假设高程系统）。
1.5工程设计
本次治理工程的项目内容和规模为：
防洪堤：
本次设计左右岸防洪堤0+000~4+410段，总长4410m。
堤防断面采用土堤形式。
堤顶宽4~3.0m，内外边坡均为1：
1.8。
护岸：
采用浆砌石挡墙固脚和砼预制块护岸。
左右岸护岸4410m。
堰坝和机耕桥（含泵站）：
改造9处；
穿堤涵洞：
根据实际调查，人工河改造后，需新增23处涵管。
涵管采用承插式预制砼管，φ600-1000。
1.6工程投资概算
工程总投资892.47万元,其中基本预备费38.93万元。
1.7经济评价
经国民经济评价，本项目经济净现值为55.14万元，大于0；
经济效益费用比为1.08，大于1；
经济内部收益率EIRR=12.2%，大于12％。
故本项目在经济上是合理的。
2防洪治涝水文分析
2.1流域概况
2.2气象
本工程项目区属于亚热带季风气候区，雨量充沛，四季分明，多年平均降雨量1375.4mm。
根据耒阳市气象站1979～2009年（共31年）气象资料统计分析：
年平均气温17.5～18.1℃；
全年1月最冷，月均气温5.4℃，7月最热，月均气温29.9℃，全县≥10℃的活动积温5651.8℃，80%保证率为5395.2℃，雨量充沛，历年平均降雨量1375.4mm，降雨年际变化大，年内分布不均，3～8月降雨占全年降雨量的67%。
历年平均相对湿度为82%，历年平均蒸发量为1395mm。
春多阴雨，低温寡照，春末夏初降水集中，常多暴雨洪涝，盛夏初秋，持续高温少雨，冬少冰雪，历年平均无霜期长达289天，光照充足，全年日照时数1640小时左右，相对日照36%～40%。
其气候特点适应我国江南地区各类种养业的高产繁育。
2.3设计洪水
2.3.1洪水特性
坛下人工河的洪水由暴雨产生。
其流域属于亚热带季风气候区，四季分明，雨量充沛，降水集中，4～6月降水约占全年雨量的42％，常有大暴雨和连续暴雨发生，中上游流域还常出现台风雨，年降雨总量从上游向下游递减。
流域降雨分配不均匀，年内和年际之间变化较大。
据统计，暴雨在4～9月份的出现几率为91.66％，在此时段内，又以6月份出现的次数最多，约占全年的25％。
流域内降雨主要天气系统：
高空有低槽，切变、低涡，地面为冷锋、静止锋、气旋波、台风。
坛下人工河汛期一般从4月份开始，也有少量年份从3月开始，一般持续到8月，少量年份持续到9月。
蒸水年最大流量多发生在5～8月，其中以6月份最多，洪水历时一般2～3天。
2.3.2设计洪峰流量
由于坛下人工河流域其他断面内无水文站，无实测流量资料，故流域内各典型断面由设计暴雨推求洪水。
本次洪水计算采用《湖南省暴雨洪水查算手册》进行计算。
根据《湖南省暴雨洪水查算手册》计算频率暴雨如下表。
各频率最大24小时点雨量表
P（%）
5
10
20
手册查算法
Kp
1.78
1.57
1.29
H24点
178
157
129
根据坛下人工河的河势其分区并结合规划设计重点处理河段，本次设计选取3个典型断面进行洪水计算，各典型断面桩号（取赛桥村桥为0+000），各段水文参数：
集雨面积、干流长度及河道坡降由《湖南省河流特征》查出（湖南水文总站编），以及1:
1万地形图量算复核。
利用《湖南省暴雨洪水查算手册》，采用推理公式求得各断面不同频率下设计洪水如下表。
坛下人工河各典型断面洪水计算成果表
桩号
干流长L（km）
集雨面积F（km2）
坡降J
Q5%（m3/s）
Q10%（m3/s）
备注
（‰）
推理公式
0+000
12.5
38
0.365
186
144
14.3
39.5
0.682
188
150
16.7
40.8
1.176
194.7
155.2
一甲堰坝
坛下人工河各典型断面洪水计算表（推理公式法）
名称
赛桥村桥（0+000）
泵站桥（1+782）
一甲堰坝（4+196）
计算频率
参数
P＝5%
P＝10%
Cv
0.4
1.53
中心24h点雨量H（mm）
100
24h点雨量H24点（mm）
153
点面系数α
0.975
0.978
0.98
24h面雨量H24面（mm）
173.6
149.2
174.1
149.6
174.4
149.9
n2
0.712
0.714
0.71
0.708
n3
0.832
0.836
0.83
0.834
0.829
H1（mm）
82.1
71.2
81.8
71.0
81.6
70.6
H3（mm）
112.6
97.5
112.5
97.4
112.4
97.2
H6（mm）
137.5
118.8
118.9
137.6
H12（mm）
154.5
133.1
154.7
133.4
154.9
133.5
初损I0（mm）
30
R上/R总比例系数ψ
0.7
R上（mm）
100.5
83.4
100.9
83.7
101.1
84
R总（mm）
143.6
119.2
144.1
119.6
144.4
119.9
θ
7.04
6.43
6.26
m
0.38
0.36
0.356
Qm（m3/s）
T（h）
3.5
3.7
3.53
3.73
3.58
3.77
Wm（104m3）
545.5
452.9
569.1
472.6
589.3
489.4
干流长度L（km）
平均坡降J（‰）
2.3.3设计洪水位
①断面基础资料
本次施测了从坛下人工河赛桥村桥（0+000）至一甲村堰坝（4+410）河道纵横断面，其中有横断面约47个，涉及河长约4.41km。
本次设计根据小溪汇入状况及水工建筑物分布情况，结合本次工程具体设计实施项目，根据河道治理项目推算3个典型断面洪水位。
②糙率
人工河糙率采用近年来大洪水实测及调查资料试算求得，糙率采用0.03，坡降按实测河道平均坡降。
③设计洪水水面线
利用上述基本资料，采用天然河道断面，由于河道涉及较长，且河道上拦水堰坝较多，洪水水面线在堰坝上下游变化大，推求的水面线波动大，且对于小流域沿程流量变化很大，无法利用程序《百图水利软件》进行水面线推求。
故本次设计在实施的重点项目段利用堰坝作控制断面及测量的河道自然坡降计算推求洪水位，并与历史调查洪水位对照比较。
通过计算，项目区河段控制断面各设计频率水位成果见下表。
坛下人工河典型断面各频率设计洪水位表
单位：
说明:
本高程为假设高程系统。
2.4治涝水文分析计算
本地涝灾主要是在外河洪水位顶托情形之下，由本地暴雨汇集得不到及时排除而形成的。
2.4.1排涝设计标准
根据设计规范确定治涝标准为：
城区：
采用闭闸期10年一遇最大24h暴雨24h排干；
菜地：
采用闭闸期10年一遇最大1d暴雨1d排干；
稻田：
采用闭闸期10年一遇最大3d暴雨3d排至水稻耐淹水深。
本次设计采用闭闸期10年一遇最大24h暴雨24h排干。
2.4.2排涝流量计算
根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）和湖南省暴雨区划图、年最大24h点雨量均直线图和年最大24h点雨量变差系数等直线图，查图计算可得耒阳市（坛下项目区）10年一遇24小时暴雨量为143mm。
利用以下三个公式计算出项目区综合排涝模数，从而得出排涝流量。
其中：
R—设计暴雨产生的径流深（mm）；
qd—旱地设计排涝模数[m3/（s.km2）]；
T/—排涝历时（d）；
qw—水田设计排涝模数[m3/（s.km2）]；
h1—水田滞蓄水深（mm）；
ET/—历时为T的水田蒸发量（mm）；
F—历时为T的水田渗漏量（mm）；
Qp—综合设计排涝模数[m3/（s.km2）]；
Ad—旱地面积（km2）；
Aw—水田面积（km2）；
项目区径流系数为0.58，暴雨产生的径流深为85.86mm，则旱地设计排涝模数qd＝0.89m3/（s.km2）。
取水田滞蓄水深70mm，历时为T（24h）的水田蒸发量为5mm，渗漏量为6mm，则水田设计排涝模数qw＝0.44m3/（s.km2）。
种植大豆、玉米等旱作物的水田按旱地考虑，同时考虑项目区同一集雨区内的其它面积，则旱地面积为占60%，水田面积为占40%，则综合设计排涝模数qp＝0.71m3/（s.km2），可推出项目区各主要排水渠总设计排水流量见下表。
坛下人工河排涝流量计算表
渠道编号
长度m
纵坡i
排涝面积（亩）
排涝模数（m3/s.km2）
排水渠出口断面排涝流量（m3/s）
人工河
4410
0.0003
67500
55
3工程地质
3.1地质概况
坛下人工河属低山、丘、岗工程地质区，地貌为低岗丘陵地带，海拔高度大部分在80m左右。
整个项目区的垅田随山体造势和小溪流向分为连片的小盆地或窄垅窄皂，垅田较为开阔。
区内土地主要为紫色板页岩，PH值5.9，呈弱酸性，森林覆盖率为27%，水土流失较为严重，土壤养分含量为：
全氮1.32%，速效磷500mg/kg，有效钾为124.92mg/kg，有机质含量1.92%，适合水稻作物生长。
受成土母质和地貌的影响，区内的土种质地较粘重，有机质含量少，耕作困难，不易散垄。
区内出露地层为奥陶系下统（Q1）泥质板页岩，第四系冲积层（Qal）、残坡积层（Qel）。
根据野外地质调查，区内未见区域性大断裂破坏迹象，岩层相对稳定。
区域水文地质条件简单，地下水类型主要有第四系孔隙潜水、碳酸盐岩裂隙溶洞水及红层孔隙裂隙水三种类型。
第四系孔隙潜水主要赋存于堤防工程区溪谷平原中的粉细砂、圆砾及卵石等冲积层中，且随季节而变化，其水量中等，为当地居民的主要饮用水源，接受大气降水及演陂水的补给，碳酸盐岩裂隙溶洞水主要赋存于区内石灰岩风化裂隙及溶洞中，由于岩石风化作用及岩溶裂隙发育，含中等基岩裂隙水，常见泉流量1.34～3.62升/秒。
红层孔隙裂隙水主要赋存于砾岩、泥岩及泥质粉砂岩风化裂隙中，由于岩石风化作用较发育，基岩裂隙发育不均一，含弱～中等红层孔隙裂隙水，常见泉流量0.12～0.483升/秒。
根据衡阳地震史和近期资料记载,堤防工程区内历史上未发生过大于Ⅵ级地震,属弱震区。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）可知，本区地震动峰值加速度为a<
0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应于《中国地震烈度区划图（1990年版）》（1：
400万）地震基本烈度为小于Ⅵ度，属相对稳定地块。
3.2堤基工程地质条件
坛下人工河堤基上部土层主要为第四系人工填土层（Q4ml）、全新统耕植土层（Q4pd）、局部见有淤泥质粘土层（Q4pl），中部为全新统冲积层（Q4al）、下部局部为第四系残积层（Q4edl），下伏基岩地层岩性主要为奥陶系下统（Q1）泥质板页岩。
根据本次勘察资料可知，堤基地层基本结构如下：
（1）耕植土层：
普遍分布，但厚度单薄，结构较松散，透水性中等；
（2）人工填土层：
仅局部分布，主要位于公路桥位及堰坝地段，结构较紧密，透水性弱；
（3）冲积层：
是堤基主要层位，该层厚度较大，分布较稳定，具二元结构，上部为低液限粘土或低液限粉土，下部为粉细砂、圆砾及卵石层，且冲积层在局部地段还存在重复出现的现象，说明河流冲积沉积具有多期次的特点，其分层如下：
1）低液限粘土：
分布具有普遍性，较连续，可塑状为主，局部软塑状，透水性弱，力学性能一般～较好；
2）低液限粉土：
仅局部分布，不连续，厚度较小，饱和，中密，透水性弱～中等，力学性能较差；
3）粉细砂：
仅局部分布，不连续，厚度较小，饱和，松散，透水性中等，力学性能较差；
4）圆砾：
仅局部分布，不连续，厚度较小，饱和，中密，泥质含量较高，透水性中等～强，力学性能较好；
5）卵石：
分布具有普遍性，较连续，分布厚度在上、下游及左、右两岸略有差异，饱和，中密，透水性强，力学性能较好。
（4）残积层：
主要处于卵石层之下，是石灰岩风化残留的产物，分布不连续，岩性主要为高液限粘土，厚度中等，但由于受河水长期浸泡，力学性能一般较差。
（5）基岩：
岩性为泥质板页岩：
为弱风化岩石，其地层主要为奥陶系下统（Q1）泥质板页岩，埋深中等，一般5～10m左右，局部基岩面起伏较大，最小埋深约3.4m，岩层浅部溶蚀裂隙较发育，破碎，下部结构较完整，力学强度高。
3.2.1主要工程地质问题
根据勘察资料，结合近年来汛期资料统计，本堤防段存在的主要工程地质问题有渗透稳定性和岸坡稳定性及堤基沉降变形问题。
3.2.2岩土物理力学性质
通过本次勘察，对不同的地质单元岩土层进行现场原位测试,结合类似已建工程的实际情况进行综合分析，提出堤防段各岩土层物理力学性质建议值。
坛下人工河治理段岩土的物理力学指标推荐值表
岩
性
名
称
地
质
时
代
物理力学指标
承载力特征值
（Kpa）
允许
渗流
比降
基底
摩擦
系数
天然含水量
（%）
天然
密度（g/cm3）
饱和
比重（GS）
渗透系数
K（cm/s）
压缩系数av
（MPa-1）
压缩模量Es（MPa）
固结快剪
固结慢剪
内摩擦角Φ（°
′）
凝聚
力C
（KPa）
水平
垂直
素填土
Q4ml
1.98
1.94
2.03
2.76
0.885×
10-4
0.587×
0.307
6.13
14.63
39.10
21.06
17.8
80-100
0.35
低液限粘土
Q4al+pl
29.4
1.93
1.95
2.74
0.886×
2.685×
0.375
5.54
11.86
22.30
18.42
12.37
180-200
0.55
0.25
低液限粉土
140-150
0.45
0.30
粉细砂
0.005
25.0
5.0
100-120
圆砾
0.03
28.0
0.0
250-280
0.50
卵石
0.056
0.072
35.0
300-320
0.60
高液限粘土
Qel
20.3
1.84
1.97
2.75
0.746×
0.465×
0.265
6.8
21.3
54.0
25.4
33.8
200-220
0.65
弱风化板页岩
D3x及C1y
4000
0.70
说明：
低液限粉土、粉细砂均为局部分布，堤基处理时不宜选择作持力层，施工时应予以清除。
3.3天然建筑材料
3.3.1粘土料
坛下人工河治理工程区两岸山坡基岩露头较少，第四系残坡积层分布较广，主要为褐黄色高液限粘土，调查表明：
在工程区2Km的坛下村山岗地上，有一个土料产地，位于公路旁，山上植被发育，松树茂盛，土料为风化残积的低液限粘土，据人工槽坑探揭露：
残积层厚8～10m，分布面积较广，面积约40亩，其储量丰富，土料质量较好，能满足工程建设要求。
3.3.2砂砾石料
本工程附近无砂砾石料可采，所需砂料和砾石骨料需从舂陵河砂石料场购买，舂陵河中为挖砂船机械化淘洗，各种粒径齐全，砂料以粗粒石英砂为主，含少量变质岩颗粒，粒径一般为0.5～1mm；
砾石成分为石英岩、石英砂岩夹少量砂岩，磨圆度较好，呈浑圆状，粒径为1～6cm，
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