XX市河道整治项目设计方案

华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 1 河道整治项目设计方案 1 项目基本资料 说明 况 *市位于 *省西北部，北依太行山，与山西省晋城市毗邻；南临黄河，与古都 *市隔河相望；西踞王屋，与山西省运城市接壤；东临华北平原，与焦作市相连，自古有“豫西北门户”之称。在区位上是沟通晋豫两省、连接华北平原和中西部地区的枢纽。在全国经济布局中具有东引西进、南下北上的有利条件，有着十分重要的战略地位和良好的区位优势。 *市 *河穿越 *市，黄河路 湨河入口段由于目前无河道整治工程，洪、枯水流路变化较大，主流顶冲点交替变化，造成沿河两岸毁田、塌 园、毁地、塌房现象时有发生，给沿河两岸村庄公路带来很大的危害。并且由于 *河沿岸尚未进行系统的截污治理，工业废水和生活污水随意排放入河，加之向河道内倾倒垃圾，致使河内杂草丛生，泥沙淤积，垃圾遍地，污染严重，生态环境状况恶劣。因此，考虑 *市发展需求，对该河段统一规划，统一治理，兼顾左右岸、突出重点，因地制宜，充分挖掘当地的旅游资源，采用工程措施与生物措施相结合进行综合治理，规顺河槽，提高行洪能力，以达到防洪及保护两岸安全之目的。 程任务 从河道防洪、沿河两岸工农业发展对河道治理的要求考虑，本次 *河河道整治从黄河路桥至湨河入口，全段长度 1950 米，主要任务如下： (1)强化河道弯曲边界，规顺洪水河槽，使其逐步稳定，有利于洪水的通畅渲泄，防御洪水泛滥，减少主流摆动范围，改善现有不利的河势。 (2)通过河道整治，稳定岸线，加强堤岸，在水流顶冲下，避免及减轻河岸崩塌，保护沿河两岸耕地、公路及建筑物。 程设计依据 程地质 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 2 形地貌 项目区地貌为豫西北山地，地形比较复杂，整治段位于 *市区，四周有较多建筑物，交通便利。 基土层 本区土质主要由人工素填土、第四纪全新 世冲积的粉质粘土、粉土及晚更新世粘性土、砂土等组成，成层状分布，其中粉土和粉质粘土在地表分布普遍。 下水 地下水由潜水及承压水组成，含水层岩性主要为粘性土，渗透系数及水量均不大，两岸地下水埋深 ，地下水位高于地表水位，地下水与地表水的关系为地表水排泄地下水。另根据相邻场地地下水质分析，水质类型为 ，地下水对钢筋混凝土无腐蚀性。 良地质作用与不良地质现象 本次勘察在地表和勘察孔中内未发现影响场地稳定性的岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉 降和活动断裂等不良地质作用，也未发现古河道、暗浜、孤石、防空洞等影响地基稳定性的埋藏物。 象及水文资料 *位于 *省西北部，地理位置为北纬 34 52，东经 112 57，属暖温带大陆性季风型气候，其特征是：气候温和，四季分明，春季温暖多风，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季干冷少雪。全年平均气温为 1 月最低， 7 月最高，极端最低气温 极端最高气温 有效积温 46334974，无霜期 210 天，年均日照时数 2484 小时。年均降水量 米，具有年际变化大、季节 分配不均等特征，全年 80%的降水量集中在夏秋两季的 79 月份。 现状条件下上游河道（ 50 00）五十年一遇洪峰流量为 104m3/s，百年一遇洪峰流量为 129m3/s，下游河道（ 00 50）五十年一遇洪峰流量为 141m3/s，百年一遇洪峰流量为 175m3/s。 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 3 2 整治方案 目区现状 *市 *河穿越 *市，目前， *河基本处于自然摆动状态，因河床抗冲能力较强，河道变形以横向展宽为主，造成河道弯曲加剧，形成较多典型的蜿蜒型河段，弯距较小，摆幅较大。由于目前河道整治 工程较少，洪、枯水流路变化较大，主流顶冲点交替变化，造成沿河两岸毁田、塌园、毁地、塌房现象时有发生，给沿河两岸村庄公路带来很大的危害。黄河路 湨河入口段由于目前无河道整治工程。并且由于 *河沿岸尚未进行系统的截污治理，工业废水和生活污水随意排放入河，加之向河道内倾倒垃圾，致使河内杂草丛生，泥沙淤积，垃圾遍地，污染严重，生态环境状况恶劣。 治目标 结合本河道的实际情况，从河道防洪、沿河两岸工农业发展对河道治理的要求考虑，河道整治应达到的目标为： (1)逐步强化河湾边界，规顺洪水河槽，使其逐步稳定，有 利于洪水的通畅渲泄，防御洪水泛滥，减少主流摆动范围，改善现有不利的河势，以达到有利于防洪保安之目的。 (2)通过河道整治，逐步稳定洪水流路，控制河势，稳定岸线，采用边坡衬砌结合植草种树等生物措施，避免及减轻河岸崩塌，保护沿河两岸耕地及公路免遭大水淘冲之目的。 治设计方案选定 （ 1）断面形式选择 河道整治横断面常采用矩形、梯形或复式断面。复式断面适用于河滩开阔的河道。枯水期流量小，水流归槽。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；枯水期可充分开发河滩的功能。 *河属 于小型泄洪排污河道，流量较小，不宜采用复式断面。 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。河道两岸保护范围用地，设置保护带，发展果树、花木等经济林带或绿化植树，防止岸边边坡耕作，便于河道管理，确保堤防安全。矩形断面占地宽度最小，但两岸挡水墙投资及施工难度相对较大， 本次设计中在全程采用矩形断面，主要是考虑到该段河岸有较多建筑物及企业用地，采用矩形断面不仅可以最大程度减少占地面积，降低拆迁成本，而且有利于河道整治后该河段 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 4 穿越河道道路的铺设。 (3)边坡衬砌方案 河道坡降陡流速大，河床粉质土壤 ，耐冲力差，为减小河床变形，强化岸坡，顺畅宣泄洪水，矩形断面段两岸采用浆砌石挡土墙。 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 5 3 河道整治工程设计 程等别及建筑物级别 根据防洪标准（ 水利水电工程等级划分及洪水标准（ 000）的有关规定，确定 *河河道整治工程等别为等，工程规模为小（ 2）型，新建堤防为 2 级堤防，永久性主要建筑物、次要建筑物和临时性建筑物为五级。 计基本资料 计流量和水位 河道断面按照 50 年一遇水位设计， 100 年一遇水位校核。上游河道（ 50 00）50 年一遇洪峰流量为 104m3/s， 100 一遇洪峰流量为 129m3/s，下游河道（ 00 50）50 年一遇洪峰流量为 141m3/s， 100 一遇洪峰流量为 175m3/s。 河道设计控制点水位：治理段河道出口（ 湨河入口 ，桩号 0+000）设计水位 段糙率 经分析论证，确定本河段糙率采用值为 道纵比降 河道比降一般要求与沿线所经地面坡降相一致，避免大挖、大填方出现，同时也应与河道当前形态相协调，因势利导，主动控制流速，尽量减少沿 河的侵蚀变形。治理河段的比降确定，还应考虑与上下游河道的衔接，经分析论证，确定本河段河床纵比降为 4/1000。 并在下游处与 湨河 河道进行衔接。 程设计 道横断面设计 根据推算的设计洪水资料，过水能力计算采用明渠均匀流公式： (3式中： Q渠道设计流量（ m3/s）； A渠道过水断面面积（ 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 6 R水力半径（ m） ， X 为湿周； i渠道纵比降； C谢才系数， 61， n 为渠道糙率。 河道矩形断面水力试算 根据主河道实际情况，拟设断面子槽底宽 率取 50 年一遇水位试算，初设水深 h 设 = A=Bh 设 =B+2h 设 =A X=1 166 211C = R = 1 . 6 6 7 = 4 0 . 3 2 8 4 m /n 0 . 0 2 7 s 4 0 . 0 0 4 0 . 3 2 8 4 1 . 6 6 6 7 0 . 0 0 4 =s Q=s 50 年一遇水位试算，初设水深 A=Bh 设 = =B+2h 设 =A X=1 166 211C = R = 1 . 7 2 8 7 = 4 0 . 5 7 4 8 m /n 0 . 0 2 7 s 4 1 . 8 0 4 0 . 5 7 4 8 1 . 1 7 2 8 0 . 0 0 4 =s 3/ 1 4 1 . 0 3 / 4 1 . 8 0 3 . 4 6 8 9 /V Q A m s 满足 Q=sQ 下游 50， V 亦满足不冲不淤流速校核 (V 不淤 =s， V 不冲 =4.0 m/s)。 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 7 根据以上断面试算过程，河道横断面设计成果见下表 3 表 3水利要素 年限 底宽 /m 水深 /m 50年 /(m/s) 100年 /(m/s) 河道上游 104 20 29 20 道下游 141 20 75 20 ：上游河道（ 50 00），下游河道（ 00 50）。 详 细计算表格 见附录 1。 冲不於校核 不冲不於校核采用设计流量计算 V=Q 设 /A(3A=Bh 设 式中： V 设计流量时的流速（ m/s）； A 设计流量时的过水面积（ B 底宽（ m）； 分别代入各设计段设计水位、流量、底宽计算流速； 上游： V 上 =Q 设 /(Bh 设 ) =104/(s 下游： V 下 =Q 设 /(Bh 设 ) =141/(s 表 3浆砌石不冲流速 砌石 浆砌石 单层 /(m/s) 4 双层 /(m/s) 5 浆砌石料 /(m/s) 4 6 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 8 注：表格中的不冲流速对应 R=1 当 R1 时对应流速须乘以 R ， 对应取 1/2 1/5。 本次设计 取 1/4,对应的不冲流速如下表 3 表 3浆砌石不冲流速调整 R=m R=m 系数 流速 /(m/s) 系数 流速 /(m/s) 系数 流速 /(m/s) 4 5 6 在施工中采用浆砌石， 取 4m/s。 所以对应流速比较 ,效益费用比 B/C=3250/1)。由此说明当社会折现率 i=12%。该工程对国民经济是有利的。 表 7堤防防洪效益及费用现值及年值计算（ i=7%） 年份 投资 /万元 年运行费 /万元 年效益 /万元 2011 2539 2012 10 323013 10 323 2061 10 323总现值 2539 129 6872 年值 2539 98 注： =2539万元，投资年值 k=2539万元。 =10 P/A,i,nP/F,i,m=1=10 29万元，年运行费的年值 u=年运行费现值 A/P,i=12%,n=50=元。 3. 防 洪 效 益 现 值 B= （ 323 + 2323 + + 50323 ） P/=323 1 ( 1 ) ( )( 1 )i i ji j i P/=6872万元，防洪效益年值 b=BA/P,i,n=50=3250 98万元。 感性分析 由于水利建设项目在评价中所采用的数据主要来之于驱策和估计，许多数据难于 准确定出。为了分析这些数据变化对评价指标的影响，需要进行敏感性分析。 已知当采用社会折现率 i=12%对防洪工程将进行国民经济评价的结果是，经济净现值0） ,经济效益费用比 B/C=3250/1)，因此初步认为该工程对国名经济有利，但需要进行敏感性分析 ;已知当采用社会折现率 i=12%对防洪工程将进行国民经济评价的结果是，经济净现值 204 万元（ 0）效益费用比 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 39 B/C=6872/2668=1)有利，同样需要进行敏感性分析敏感性分析见表 7 表 7敏感性分析 （单位：万元） 社会折现率 敏感性因素 效益 B 费用 C 效益费用 B/C 经济净现值 i=12% 基本方案 3250 增加 15% C 减少 15% 增加 20% C 减少 15% 3900 1678.9 i=7% 基本方案 6872 2668 4204 B 减少 15% C 增加 15% 2773 B 减少 20% C 增加 15% 表 7算结果可知，当防洪工程国民经济评价采用社会折现率 i=7%，基本方案的B/C=204万元，在费用 5%、效益减少 15%情况下， B/C=2773 万元，说明当效益 B 和费用 C 两项主要因素同时向不利方向浮动的情况下，其国民经济评价指标总是 B/C1， 0，这说明该工程当 社会折现率 i=7%是对国民经济是有利的；当社会折现率 i=7%，基本方案的 B/C=， 元 (0)，在费用 5%、效益增加 15%情况下， B/C=元，这说明该工程当社会折现率 i=12%是对国民经济是有利的，根据以上分析可知，修建该工程能够可以很好的保护沿岸居民及工矿的财产安全，有较高的经济效益。 态效益 以生态修复为目标的河道建设在注重人与自然和谐相处，因而河道生态问题倍受关注。随着经济实力的 不断增强，人民群众生活水平的逐步提高，人们对水环境的要求也越来越高，人们渴望见到水清天蓝、绿树夹岸、鱼虾洄游的生态河道。河道治理工程配合草皮护坡以及 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 40 堤顶道路绿化带，可增加植被，美化环境，减少大气污染，有效防止水土流失，避免附近沟道淤塞，保护当地生态环境，增强河道沿岸绿化。 会效益 以景观建设带动滨河开发也是最近许多城市河道建设的重点之一。在蟒河综合治理的基础上，加快集水资源综合调度、景观和观景、内河游艇休闲等功能为一体的景观水系建设，从而带动中小河道整治和加快沿岸绿化景观建设，实现 “水清、岸绿、景 美、游畅 ”的目标。可以选择在水面开阔、水质良好、人文历史景观丰富的河段启动景建设和旅游开发，并在市区形成中心水环。这样大大地改善了当地人民的生产、生活条件，对当地社会经济快速发展有积极的促进作用。结合水土保持美化了环境，提高沿线居民生活质量。 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 41 参考文献 1 吴持恭 北京 :高等教育出版社 ,2003,第三版 , 2 林益冬、孙保沭等 南京 :河海大学出版社 ,2003, 3 河海大学等 北京 :中国水利水电出版社 ,2002, 第三版 ,331 4 卢廷浩 南京 :河海大学出版社 ,2002, 5 林益才 北京 :中国水利水电出版社 ,1996, 6 魏山忠等 北京 :中国水利水电出版社 ,2006, 7 水利水电工程初步设计报告编制规程 021 8 防洪标准 0201 9 水利水电工程等级划分及洪水标准 52 10 堤防工程设计规范 0286 11 水利建设项目经济评价规范 2 12 水利水电工程施工组织设计规范 38 13 施熙灿 北京 14 胡一三 *1998。 15 张俊华 *1998。 附录 形水 力 断面计算 b 底宽/m m 湿周 /m m R 水利半径 /m n 糙率 C 谢齐系数 i 纵比降 Q /(m/s) 22 20 1 2 3 4 5 6 7 8 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 42 9 23 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 24 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 附录 程量计算表 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 43 桩号 桩号 实际挖方 量 /m 长度 /m 每段挖 方量 / m 实际回填土 方量 /m 长度 /m 每段填方量 /m 实际浆砌石 量 /m 长度 /m 浆砌石量 /m 1 0+000 0 1344 0 4384 0 1088 2 0+100 00 9664 00 2944 00 2176 3 0+200 1264 328 176 4 0+300 784 992 176 5 0+400 0816 008 176 6 0+500 888 224 176 7 0+600 656 080 176 8 0+700 2608 712 176 9 0+800 592 776 176 10 0+900 96 9600 456 176 11 1+000 720 008 176 12 1+100 656 392 176 13 1+200 0240 648 176 14 1+300 464 544 176 15 1+400 552 312 176 16 1+500 640 440 920 17 1+600 440 264 920 18 1+700 376 456 920 19 1+800 976 840 920 20 1+900 128 544 920 合计 155408 78352 41152 附录 3 外文翻译 英语原文 (节选 )： 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 44 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 45 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 46 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 47 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 48 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 49 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 50 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 51 中文译 文 ： 关于在干燥田间条件下部分滴灌对土豆产量影响的 水分利用问题的研究 摘要 用于灌溉的水世界范围内的资源是有限的，因此，我们需要对一种节水灌溉实践进行探索。部分根区干燥 (一种新型的节水灌溉策略，已经在很多农作物上进行了实验。本次试验研究了 3种茄马铃薯，于在 2004年的大田条件下，和 2005年在可移动避雨大棚中进行实验。两种地下灌溉方式研 究组；即充分灌溉条件下满足 100%的蒸发的要求， 201 这 2年时间里，使其保持相同的水分条件 ;，部分根区干燥 (部分根区干燥 ) 获得 40毫米的传统灌溉，在 2004和 2005年分别。由于 2004年实验期的降雨，部分根区干燥实验只在在短时间内只增加在晚块茎膨大和成熟阶段的产量。在 2005年，部分根区干燥实验强加在整个时期块茎膨大、块茎的成熟。本次部分根区干燥实验的主要做法是在不同时间分别只灌溉土豆植株的一侧，时间间隔为 5 - 10天。特别是在 2005年 ，气孔导度是更低的实验植物要比在充分灌溉植物气孔导度是更低，只有在少数情况下叶水势较低。实验过程中，植物被收获五次，而被发现之间的部分根区干燥实验组的叶面积指数、干质量和块茎的产量并无明著差异。在最后的收获，结节被分级的基础上 中部分根区干燥组在最为重要产量指标 (显高于充分灌溉组。和充分灌溉组对比，部分根区干燥处理保持块茎产量增加的同时节约 30%的灌溉用水，从而提高了 61%的灌溉水利用效率。在 2004年有限的实验数据表明以上结论是正确的。总之，在非常适合马铃薯生产、水资源极为 有限的地区，部分根区干燥是一种很有前途的节水灌溉策略。 关键词 :部分交替灌溉 ;土壤水分分布 ;3种土豆茄 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 52 介绍 马铃薯生量继小麦，水稻，玉米在世界各农产品排名第四位，众所周知，由于土豆的稀疏浅根系统所以对土壤水分压力等指标很敏感，因此，对它的灌溉是总是要求能够达到高产。然而，世界范围内的日益枯竭水资源的实际条件下，为了提高灌溉水利用效率节水灌溉措施需要进一步发展。许多实验都证实了传统的灌溉方式很难一步提高马铃薯产量甚至短暂的分胁迫也会减少产量和品质。在过去的 10年里，一种新颖灌溉 方式、交替干燥灌溉方式已慢慢发展起来，这种一种方法是通过灌溉使植物根系处在干湿交替不同环境中。部分根区干燥灌溉方式已经在谷类和果树被试验过了，最近，它经过在蔬菜做实验。在大多数情况下，部分根区干燥灌溉方式已经显示出了很大的潜力，有可能增加和保持产量。然而，直到现在部分根区干燥灌溉方式还没有应用在于马铃薯的大田研究。在本研究的主要内容有 :(1)研究部分根区干燥灌溉方式下的土壤水力学 ;(2)探讨其灌溉方式对马铃薯体内水分、生长、产量和块茎大小的影响 ;(3)研究马铃薯大田环境下部分根区干燥灌溉方式节水潜力。 2 材料和方法 理位置及气候条件 现场试验为期两年，分别为 2004年 2005年，丹麦日德兰半岛南部，名叫 均平均降雨量约 800 毫米。在 2004 年，这个实验是在一片开阔地上，所以降雨能够影响实验精土壤水分条件，只有时期发展起来的膨大和成熟阶段晚块茎。在早、中期，降雨使所有点的水分指标接近田间持水量 (为了避免降雨的影响， 2005年的试验在一个可以动的避雨棚中进行。气象资 收集在一个距丹麦 1千米处气象研究所。 壤的物理性质 土壤条件为沙土。顶部的土 壤 (深 )包含 砂 (米 )， 10%细砂(米 )，仅为 泥， 土 (小于 米 )和 机物 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 53 质。土壤容重 每立方厘米。 物生长 马铃薯种子结节接受了抗真菌疾病处理，并放在 14C 温室中直到长出 1 毫米芽 (时间大约 1 - 2周 )。然后这种结节被种植在土壤中，时间在 4月 18至 4月 12日，在作物生长时，使用农药控制杂草、蚜虫和真菌疾病。 验设计和灌溉处理 测量实验面积 12*19米，分为八大板块 (每个 4米 )和 2005年实验天上有自动移动避雨棚。田块的边界由 1 米宽的保护带。在这八块试验田中随机分两组，分别安装地下滴灌灌水措施 满充分灌溉 )和部分交替干燥 (部分根区干燥 )，要了保证充分的灌溉满足田间持水量。部分根区干燥实验阶段在 2004 年的时期是块茎膨大至成熟阶段晚些时候，即 7 月20 日到 8月 12日， 2005年为全生育阶段，即 6月 21 日直到 8月 22，。部分根区干燥灌溉计划在分别在 2004 使用 50%和 2005 年使用 70%的充分灌溉灌溉用水。在 2004 年，部分根区干燥灌溉因 为它是仅仅应用在晚抗旱的生长阶段所以他的费用较低，每 5 - 10天的进行一次部分根区干燥灌溉植物，植物获得 25 至 30 毫米灌溉用水。在充分灌溉条件下，每日灌溉量计算式。 I=(6 式中； Q 土壤含水量 (%) 壤水分含量的测量 通过读取 个 边 个 团有三个探测器垂直安装在顶部， 中间 m 。每个 5球体。因此 ，探针长度分别为 7703别测量 指标。 华北水利水电学院 2010届本科毕业设计 54 据分析及统计 实验得到的数据经过方差程序的分析。在适当的误差范围内进行计算，从而比较不同的灌溉方式下的植物的各项指标。 3 结果 候条件和灌溉 图 1显