平溪河河道治理工程设计

平溪河河道治理工程设计 THE DESIGN OF PING XI RIVER TREATMENT PROJECT 目 录 摘要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 关键词 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2 综合说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 2.1 基本情况 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 2.1.1 自然地理和社会经济情况 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 2.1.2 防洪工程现状 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 2.2 水文 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 2.3 工程地质 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 2.3.1 堤防护岸工程基本地质条件评价 . . . . . . . . . . . . . . .3 2.3.2 河道清障工程地质条件及评价 . . . . . . . . . . . . . . .4 2.3.3 结论及下步工作建议 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 2.4 工程初步设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 2.5.1 工程等级及建筑等级 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 2.5.2 堤防工程设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 3 水文气象 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 3.1 流域概括 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 3.2 设计洪水 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 3.2.1 设计暴雨 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 3.2.2 排水沟设计流量计水位 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 3.2.3 台洞段设计洪水的推求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 3.2.4 平溪段设计洪水的推求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 3.3 治涝水文分析计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 3.3.1 暴雨特性及洪涝分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 3.3.2 排水沟设计流量及水位 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 4 工程设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 4.1 设计依据与标准 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 4.1.1 设计依据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 4.1.2 设计基本资料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 4.1.3 工程地质资料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 4.1.4 规程规范及有关文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 4.1.5 规范及有关规定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 4.2 设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 4.2.1 工程现状 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 4.2.2 堤防布置设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 4.2.3 堤型方案选定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 4.2.4 设计堤定高程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 4.2.5 重力式提设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 4.3 治涝工程设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 4.3.1 排水沟总体设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 4.3.2 排水沟的设计流量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 4.3.3 排水沟断面设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 4.3.4 护砌 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 5 结论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 附录 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 0 平溪河河道治理工程设计平溪河河道治理工程设计 摘 要: 通过建设和完善必要的防洪护岸设施和河道清障疏浚，在恢复河道正常行洪 能力的前提下，提高项目规划区防洪标准，增加该地区防洪和抵抗自然灾害的能力,本次设 计包括平溪上段河堤加固 410m，台洞段至平溪段建镀高尔凡格宾护岸 2830m；花园段 2343m（其中干流 1800m，支流 543m）、台洞段 975m 及平溪段 2782m 河道疏浚清障。 关键词关键词: 疏浚清障 ；防洪；河堤加固 The Design OF Ping Xi River Treatment Project Student: PAN RuYi Tutor: DUAN CongKe (Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University,Changsha410128) Abstract: Through constructing and improving the necessary flood-control revetment facility and river dredging , on the condition of recovering the normal discharge capacity of the river ; improving the project planning of flood-control standard ; increasing the flood-control and resising natural disaster ability of this area ; The design Pingxi the previous paragraph embankment reinforcement 410m, Taidong sections to the Pingxi Section revetment 2830m; Huayuan Section 2343m (the main stream 1800m. tributary 543m), Taidong sections 975m and Pinghsi sections 2782m dredging wrecker. Key words: Dredging wrecker ；Flood protection；Embankment reinforcement 1 前言 近年来,随着全球气候的变化,各种自然灾害频频发生,加大水利基础设施建 设,保护生态环境,是“十二五”规划开局之年的重中之重。按照中央一号文件 1 精神关于加快水利改革发展的决定工作部署,在各级政府的高度重视下,新 晃县平溪河治理工程的开工,该工程使得平溪河的防洪标准极大提高,为防治洪 水,有效保护人民群众生产安全、推进城镇化建设具有重大作用。 2 综合说明 2.1 基本情况 2.1.1 自然地理和社会经济状况 平溪河是舞水一级支流、沅水二级支流，发源于平溪县境内平溪乡花园村 的高坡，先西北流向，途经平溪乡坝万村，转折正北流向，先后接纳大小溪流 34 条，穿黄雷乡境后，经贵州省玉屏县七眼桥注入舞水。全长 48.70km，干流 坡降 5.53，控制流域面积 230km2，其中有耕地面积 25.67 km2，林地面积 167.61km2，其它用地面积 36.72km2，多年平均流量 3.609m3/s。 平溪河所流经的平溪乡、平溪镇和黄雷乡两岸农田成片，不仅是我县科技 水稻和优质水果种植示范基地，也是我县 26 万侗乡人民的粮仓之一。然而多年 来由于平溪河沿岸水土流失严重，加上水利设施极为薄弱，因而屡屡遭受洪水 袭击，特别是其中的花园段、台洞段及平溪段尤为突出。 本次平溪河项目工程保护区为平溪河干流花园段、台洞段及平溪段，保护 面积 0.24 km2，保护良田 159 公顷，保护人口 1.03 万人。 2.1.2 防洪工程现状 平溪河整个干流几乎没有标准的防洪设施，大部分只有简单的土堤，局部 严重区域村民自筹或冬修曾建过一些低标准的简单护岸，但经过长期运行，水 流的冲刷，局部地方垮塌严重，大部分护岸已经被掏空。加上平溪河上游水土 流失严重，造成河道泥沙淤积，河床抬高，严重影响着两岸人民的生命财产安 全。 2.2 水文气象 平溪河是舞水一级支流、沅水二级支流，发源于平溪县境内平溪乡花园村的 高坡，先西北流向，途经平溪河坝万村，转折正北流向，先后接纳大小溪流 34 条，穿黄雷乡境后，经贵州省玉屏县七眼桥注入舞水。 新晃县地处亚热带，属中亚热湿润性季风气候区，气候温和、光照充足、 雨量充沛、四季分明，夏季经常受副热带高压控制，多偏南风，气温高；冬季 受冬季风控制，北方南下的冷空气入侵，形成阴雨冰雪。由于东南季风的不稳 定性，境内降雨季节分配不均，易发生大范围的强降雨过程，洪水灾害频繁。 2 据新晃县气象站资料记载多年平均蒸发量 1074.80mm，年平均气温 16.6，最 高气温 40.9，最低气温-10.3。年日照时数 1300.50 小时，无霜期 288.70 天，多年平均降雨量 1137.20 mm，最大一日降雨发生在 1979 年 6 月 5 日，24 小时内平均降雨 129.40mm，最大三日降雨发生在 1996 年 7 月，72 小时内平均 降雨为 160.30mm。连续四个月最大降雨多出现在 47 月，占全年降水量的 70%，也是洪水的多发季节。暴雨持续时间一般为一天，长者达三天。 平溪河无实测洪水资料，因此，本次设计洪水推求参照湖南省水利水电厅 1984 年编制的湖南省暴雨洪水查算手册进行查算，各种频率下的设计洪水 成果见表 1 表 1 设计洪水成果统计表 单位：m3/s Tab 1 Statistics of the outcome of the design flood 频 率 地点 5%10%20%备注 平溪河 X1 段25.9022.0718.06 平溪河 X2 段69.0058.7348.02 平溪河 X3 段91.6577.8563.79 本次初步设计，在平溪河干流花园段测绘 6 个断面，台洞段测绘 18 个断面， 在平溪上段测绘 12 个断面，在平溪段测绘 19 个断面。根据 1995 年平溪河洪水 位（根据调查和统计，该次洪水为 20 年一遇洪水）及实测断面反推出平溪河项 目区工程前糙率值（n=0.0400.045），参照水力学第三版及相关类似工程， 本次计算糙率值的选取采用 n=0.045。工程建成后的各种频率设计洪水水面线 根据修堤后河道横断面成果推求，其工程修建前后的设计洪水水面线见水文章 节。 2.3 工程地质 2.3.1 堤防护岸工程基本地质条件及评价 项目区属贵州高原东部，苗岑山脉北麓南东侧，盘山横亘项目区中部，雷 公山屏障于南，西北部佛顶山主峰高程 1869m，南东部老山坡最大海拔高程 1468m。玉屏县附近舞阳河出口标高 340m，最大比高 1529m，区内除北西部及南 东侧一般海拔标高 10001300m，比高大于 500m，其余地区一般海拔高程在 8001000m，比高 50300m，山脉呈北东向展布，与构造线方向基本一致。项 目区海拔高程 4921004m。依据地貌形态及形成地貌形态的营力综合作用，项 3 目区内地貌为侵蚀构造类型、侵蚀堆积类型、侵蚀溶蚀类型。项目区为侵蚀浅 切低山、山体雄厚、岸坡陡峻，边坡角 2050之间，冲沟发育。河谷地形 为“U”字型，河谷宽 100300m，河床宽 2-40m，水深 530cm，局部 60cm。I 级阶地发育，阶地面高程 495608m。本工程河堤地形较平缓，地层岩 性、地质构造简单，堤线沿河岸边布置，基础持力层为砂卵砾石、页岩、灰质 页岩和变余凝灰质粉砂岩，其强度满足地基承载力及抗滑稳定要求，当河堤置 于砂、卵石和其他岩性交界部位时，应考虑两种岩性差异引起的不均匀沉降和 基础抗冲稳定问题。 2.3.22.3.2 河道清障工程地质条件及评价 设计中河道清障共 6100m，包括花园段 2343m 河道、台洞段 975m 河道和平 溪段 2782m 河道进行清障疏浚处理，目的是加大河道行洪断面，确保河道的行 洪能力。 花园段是平溪河的上游河段，河段长 2.70km，平均坡降约 8，坡降平缓， 河流两岸均为农田，局部地段右岸为山坡。河道宽度 210m，河道狭窄，水深 520cm，阶地面高出河床 0.502.00m。两岸为砂壤土和断层破碎带及强风化 岩体，水土流失严重，每年两岸山坡的泥砂、砾石大量运移到下游河道中，造 成下游河道冲积物大量堆积，河床抬高，水打砂埋农田、岸坡坍塌现象十分严 重。据调查，河道淤积高度高出原河床 1.00m，相应抬高了洪水位，缩小了河 道行洪断面面积，影响泻洪。 河床砂卵砾石厚 0.502.00m，其下地层为寒武系下统杷榔组(1p）页岩， 强风化，节理裂隙很发育，岩体硫碎，局部地段为断层泥。 本次工程主要是对河道内沉积物进行清障疏浚处理，清除深度 0.502.00m。 2.3.3 结论及下步工作建议 （1）项目区内虽有大断裂通过，但仍属相对稳定地块，地震基本烈度小于 VI 度，工程不需抗震设防。 （2）拟建堤基主要置于砂卵石层上，部分在弱风化及破碎和较完整岩体上， 地基承载力满足要求。当河堤基础置于砂卵石和岩层交界部位时，应考虑河堤 不均匀沉降的问题。 （3）花园段清障疏浚河道现有岸坡基本稳定，清障工程在河床内进行，对 狭窄河道不能超深，防止边坡变形。 4 （4）围堰土料丰富，储量质量满足工程需求，运距较近；砂料和块石料需 外购，运输方便。 （5）建议施工时加强施工地质工作，及时发现开挖揭露出的不良地质问题， 以便采取相应的处理措施。 2.5 工程初步设计 2.5.1 工程等别及建筑物级别 项目区乡村等级为级，其防洪标准采用 10 年一遇，根据堤防工程设计 规范(GB50286-98)，平溪河堤防工程级别为 5 级，按 5 级建筑物设计，相应 的穿堤建筑物涵闸、交通闸等亦按 5 级建筑物设计。 2.5.2 堤防工程设计 （1） 堤防布置设计 本次新晃县平溪河项目工程设计主要考虑保护平溪集镇和两岸农田，干流 两岸加固河堤 410m，护岸 2830m，具体设计范围见附图。 根据项目区自然地理条件，在 1/1000 地形图上进行堤线布置，堤防工程沿 平溪河岸修建，河堤基本上沿原河岸走线，与大洪水的主流线大致平行，对沿 岸阻碍行洪的地段适当进行削坡取直，使河堤修建后的河岸平顺，堤线布置见 总体布置图。 项目区两岸农田成片，为不侵占河道，同时又避免尽量少侵占农田，根据 河道现状断面实测资料，结合河势变化、沿河两岸地形条件等，灵活确定两岸 衬砌形式和疏挖程度，设计基本不改变原河流流势和流态，只作局部调整，河 堤堤脚边线河道最小净宽台洞段为 13m，平溪段为 20m。 （2） 堤防型式选择 本次堤防型式选择是在规划的基础上，根据工程所在地地形、地质条件， 按照堤线布置，考虑行洪影响，结合当地建材，通过技术经济比较，分段确定 的。 平溪河台洞段和平溪下段左、右两岸均是大量农田，当地农民原沿河堆砌 有简单土堤、干砌或浆砌石挡墙，但因施工标准低，挡墙基础埋深浅，加之多 年来屡受洪水的冲刷，均已被冲毁或垮塌，如今大部分田坎与河床紧紧相连， 且坡比较陡，因此，根据现场实际地形地质条件，决定该段采用镀高尔凡格宾 护岸进行处理。 平溪上段为平溪集镇中心所在地，人口密集，房屋众多，根据现场实际地 5 形地质条件，决定该段采用重力式堤防进行处理。 （3） 堤防护岸设计 项目区内所有堤防护岸除平溪上段左岸河堤采用浆砌石重力式挡墙外，其 余护岸均采用镀高尔凡格宾护岸的方案。 选取平溪上左10+195 典型断面进行稳定分析计算。平溪上左10+195 桩号 断面堤型：重力式挡墙为仰斜式，顶宽 1.80m，其中浆砌石堤顶 0.80m，砂卵石 回填 1.00m，底宽 1.209m，迎水面坡比为 1：0.20，背水面坡比 1：0.10，堤顶 高程为 507.57m，堤高 2.89m。墙体设置 50U-PVC 排水孔，梅花状布置，间距 3.00m，排水管端部外包土工布，墙后混合料分层填筑。堤后回填利用开挖料回 填以及河道清障砂卵石开挖料经筛选后回填，混合填筑料内摩擦角须大于 35， 天然容重为 19kN/m3，相对密度不小于 0.70，河堤后混合料回填如无特殊注明， 混合料均按照此要求进行施工，断面尺寸详见附图。 经计算，求得仰斜式典型设计断面的稳定安全系数及其基底压应力值，计 算结果表明，河堤稳定应力都满足设计要求。 镀高尔凡格宾护岸选取平溪下左10+000 断面进行稳定分析计算，镀高尔凡 格宾护岸为外台阶式，顶宽 1m，底宽 1.50m，护岸顶部高程 496.91m，护岸高 2m，格宾钢丝采用镀高尔凡防腐处理，格宾网面抗拉强度 50kN/m,符合 EN10223-3 标准，格宾护岸靠墙面 30cm 范围内采取干砌的方式。填充石料要求： 采用卵石、块石或片石，石料粒径以 D100300mm 为宜,要求石料质地坚硬， 强度等级 MU30，遇水不易崩解和水解，抗风化。墙后铺设聚酯长纤无纺布：型 号 PET104.5200，标称断裂强度 10KN/m，详细指标参照国标 GB/T 176392008长丝纺粘针刺非织造土工布，聚酯长纤无纺布后用混合料回填， 混合料回填利用开挖料和河道清淤砂卵石料经筛选后回填，混合填筑料内摩擦 角须大于 35，天然容重为 19kn/m3,相对密度不小于 0.70；边坡开挖坡比可根 据现场实际地形地质条件调整，挡墙墙背混合料填筑与墙体砌筑应同时进行。 3 水文 3.1 流域概况 平溪河又称西溪，是舞水一级支流、沅水二级支流，发源于平溪县境内平 溪乡花园村的高坡，先西北流向，途经坝万村，转折正北流向，先后接纳大小 溪流 34 条，穿黄雷乡境后，经贵州省玉屏县七眼桥注入舞水。全长 48.70km， 干流坡降 5.53，控制流域面积 230km2，多年平均流量 3.609m3/s，多年平均 6 径流深 526.20mm，径流系数值为 0.331。河段水流急，水位涨落变化大，经常 发生洪水泛滥，加上流域地段植被较差，雨量偏少，地下水不丰富，洪枯流量 相差悬殊，两岸农田极易遭受旱涝灾害。 平溪河中下游黄雷乡境内建有大田电站水库，大田电站水库属中型水库， 控制集雨面积 173km2，总库容为 1361 万 m3，最大坝高 32m。其下游进行了梯级 小水电开发，依次建有黄雷引水式发电站、万家引水式发电站和贵州省玉屏县 的野鸡坪电站。 平溪河流域内无水文测站及雨量站，缺乏较完整的水文、气象观测资料。 本次项目区分别位于平溪河中上游段的花园段、台洞段、平溪段。 3.2 设计洪水 3.2.1 设计暴雨 设计暴雨的计算主要是推求平溪河流域 24 小时降水各频率设计暴雨值。因 项目区内无实测水文资料，本工程设计暴雨采用 1984 年版湖南省暴雨洪水查 算手册法进行查算。 3.2.2 花园段设计洪水的推求 本流域的洪水源于暴雨，暴雨和洪水在时空上分布是一致的，具有山区河 流陡涨陡落的特点。 本次设计洪水推求参照湖南省水利水电厅 1984 年编制的湖南省暴雨洪水 查算手册进行。 平溪河花园段集雨面积 6.20km2，干流长度 4.23km，干流平均坡降 8，根 据本工程所在地理位置，利用湖南省暴雨洪水查算手册查得工程所在流域 属暴雨一致取第四区，多年平均最大 24 小时降雨量 24 点H =90mm，CV=0.45，CS=3.50 CV。其他有关参数的查算结果见表 2。 表 2 平溪河花园段设计暴雨计算成果表 Tab2 The rainstorm calculation result table design of garden segment of Pingxi river P（%） 项 目 51020备 注 KP1.881.601.31 24 点（mm）H 90.0090.0090.00 H24 面（mm）168.69143.57117.55 n20.63900.64600.6560 统计参数： 24 点=90mH CV=0.45 CS=3.50CV 点面关系 =0.997 初损 I0=25mm 暴雨一致取第四区 7 n30.83500.85300.8730 续表 1 P（%） 项 目 51020备 注 H1（mm）70.2862.1053.22 H3（mm）104.4991.6277.66 H6（mm）134.20117.1098.57 H12（mm）150.46129.66107.64 H3H134.2129.5224.44 H6H329.7125.4820.91 H12H616.2612.569.07 H24H1218.2313.919.91 R总143.69118.5692.55 R上107.7788.9269.41 统计参数： 24 点=90mH CV=0.45 CS=3.50CV 点面关系 =0.997 初损 I0=25mm 暴雨一致取第四区 参照查算手册，洪峰流量及汇流时间可以利用汇流公式： Qm=0.278FRt/t （1） =0.278L/（mJ1/3Qm1/4） （2） 通过试算求得。汇流公式中 Qm为地面最大洪峰流量（m3/s），F 为流域面 积（km2），Rt/t 为地面径流强度， 为汇流时间（h），L 为流域干流长度 （km），J 为干流平均坡降，m 为因流域形状而变的系数，由平溪河花园段的集 雨面积 6.20km2，干流长度 4.23km 及干流平均坡降 8，可得 =L/（F1/4J1/3） =13.40，m=0.516。将有关数据代入汇流公式，求得平溪河花园段的地面洪峰流 量、汇流时间及其它有关参数如下表 3。 表 3 平溪河花园段设计洪水成果表 Tab 3 The flood result table design of Garden segment of Pingxi river P（%） 项 目 51020 8 Qm(m3/s)25.9222.0718.06 （h）5.405.806.60 续表 1 P（%） 项 目 51020 Qm(m3/s)25.0820.5616.80 Qm/Qm0.1310.1350.141 Qm 地(m3/s)1.8351.5141.18 Qm 地(m3/s)0.0670.0560.043 W(104m3)89.0973.5157.38 3.2.3 台洞段设计洪水的推求 本流域的洪水源于暴雨，暴雨和洪水在时空上分布是一致的，具有山区河 流陡涨陡落的特点。 本次设计洪水推求参照湖南省水利水电厅 1984 年编制的湖南省暴雨洪水 查算手册进行。 平溪河台洞段集雨面积 15.846km2，干流长度 8.07km，干流平均坡降 6.70，根据本工程所在地理位置，利用湖南省暴雨洪水查算手册查得工 程所在流域属暴雨一致取第四区，多年平均最大 24 小时降雨量 24 点H =90mm，CV=0.45，CS=3.50 CV。其他有关参数的查算结果见表 4。 表 4 平溪河台洞段设计暴雨计算成果表 Tab4 The rainstorm calculation result table design of Taidong segment of Pingxi river P（%） 项 目 51020备 注 KP 1.881.601.31 24 点（mm）H 90.0090.0090.00 H24 面（mm）168.18143.14117.19 n20.64000.64700.6570 n30.83600.85400.8740 统计参数： 24 点=90mH CV=0.45 CS=3.50CV 点面关系 =0.994 初损 I0=25mm 暴雨一致取第四区 9 H1（mm）70.2962.1153.23 H3（mm）104.3991.5377.59 续表 1 P（%） 项 目 51020 备 注 H6（mm）133.98116.9198.41 H12（mm）150.11129.36107.39 H6H329.5925.3720.82 H12H616.1312.458.98 H24H1218.0713.789.80 R总143.19118.1492.20 R上107.3988.6069.15 统计参数： 24 点=90mH CV=0.45 CS=3.50CV 点面关系 =0.994 初损 I0=25mm 暴雨一致取第四区 参照查算手册，洪峰流量及汇流时间可以利用汇流公式： Qm=0.278FRt/t （3） =0.278L/（mJ1/3Qm1/4） （4） 通过试算求得。汇流公式中 Qm为地面最大洪峰流量（m3/s），F 为流域面 积（km2），Rt/t 为地面径流强度， 为汇流时间（h），L 为流域干流长度 （km），J 为干流平均坡降，m 为因流域形状而变的系数，由平溪河河台洞段的 集雨面积 15.846km2，干流长度 8.07km 及干流平均坡降 6.70，可得 =L/（F1/4J1/3）=21.46，m=0.0281.067=0.649。将有关数据代入汇流公式， 求得平溪河台洞段的地面洪峰流量、汇流时间及其它有关参数如下表 5。 表 5 平溪河台洞段设计洪水成果表 Tab5 The flood result table design of Taidong segment of Pingxi river P（%） 项 目 51020 Qm(m3/s)69.0058.7348.02 （h）6.907.207.50 Qm(m3/s)506.19417.49325.89 10 Qm/Qm0.1360.1410.147 Qm 地(m3/s)10.528.716.78 Qm 地(m3/s)0.880.720.56 W(104m3)226.90187.20146.10 3.2.4 平溪段设计洪水的推求 本次设计洪水推求参照湖南省水利水电厅 1984 年编制的湖南省暴雨洪水 查算手册进行。 平溪河平溪段集雨面积 21.79km2，干流长度 15.67km，干流平均坡降 3.80，根据本工程所在地理位置，利用湖南省暴雨洪水查算手册查得工 程所在流域属暴雨一致区第四区，多年平均最大 24 小时降雨量 24 点H =90mm，CV=0.45，CS=3.50 CV。其他有关参数的查算结果见表 6。 表 6 平溪河平溪段设计暴雨计算成果表 Tab 6 The rainstorm calculation result table design of Pingxi segment of Pingxi river P（%） 项 目 51020备 注 KP1.881.601.31 24 点（mm）H 90.0090.0090.00 H24 面（mm）167.85142.85116.96 n20.64100.64750.6575 n30.83700.85450.8745 H1（mm）70.3862.0853.20 H3（mm）104.4091.4577.51 H6（mm）133.90116.7598.28 H12（mm） H3H1 149.91 34.03 129.14 29.36 107.21 24.31 H6H329.5025.3120.77 H12H616.0212.398.93 H24H1217.9313.709.74 统计参数： 24 点=90mH CV=0.45 CS=3.50CV 点面关系 =0.992 初损 I0=25mm 暴雨一致取第四区 11 R总142.85117.8591.96 参照查算手册，洪峰流量及汇流时间可以利用汇流公式： Qm=0.278FRt/t （5） =0.278L/（mJ1/3Qm1/4） （6） 通过试算求得。汇流公式中 Qm为地面最大洪峰流量（m3/s），F 为流域面 积（km2），Rt/t 为地面径流强度，t 为汇流时间（h），L 为流域干流长度 （km），J 为干流平均坡降，m 为因流域形状而变的系数，由平溪河河平溪河段 集雨面积 21.79km2，干流长度 15.67km，干流平均坡降 3.80，可得 =L/（F1/4J1/3）=46.48，m=0.1450.489=0.948。将有关数据代入汇流公式， 求平溪河平溪段的地面洪峰流量、汇流时间及其它有关参数如表 7。 表 7 平溪河平溪段设计洪水成果表 Tab 7 The flood result table design of Pingxi segment of Pingxi river P（%） 项 目 51020 Qm(m3/s)91.6577.8563.79 （h）7.207.507.90 Qm(m3/s)696.07574.11448.15 Qm/Qm0.1320.1360.142 Qm 地(m3/s)14.4811.989.34 Qm 地(m3/s)1.210.990.78 W(104m3)311.27256.80200.38 3.3 治涝水文分析计算 3.3.1 暴雨特性及洪涝遭遇分析 项目区地处亚热带，属亚热带季风气候，暴雨强度在时间分配上极不均匀， 47 月为暴雨集中期。项目区历年最大降雨量 1461.90mm，24 小时降水量最大 129.40mm，暴雨持续时间一般为一天，长者达三天。由于洪水产生于暴雨，据 统计洪涝遭遇情况占 42左右。 3.3.2 排水沟设计流量及设计水位 12 根据治涝区范围，结合自然地理情况、汇流条件等因素，治涝采用排水沟 自排。平溪上段堤防保护区按 10 年一遇洪水设计，利用地形条件新修一条排水 沟，排水沟沿平溪上段河堤布置, 出口位于平溪上左20+145 断面处。 本治涝区集水面积小于 1.0km2（F=0.049km2），根据相关规范，洪峰流量 按下述公式确定： Q=0.278kiF （7） 式中：Q最大洪水洪峰流量，m3/s； k径流系数，参照水文手册取 0.52； i5 年一遇最大 1h 降雨强度，I=53.2mm/h； F集水面积（km2），在 1:1000 图上量算得到，F=0.049km2。 经计算，排水沟设计流量见表 8。 表 8 排水沟设计流量见表 Tab 8 Design of drainage ditch flow table 位 置撇洪面积（km2）设计流量（m3/s，P=20%） 平溪上段0.0490.38 4. 设计 4.1 设计依据与标准 4.1.1 设计依据 将乡镇防洪与流域治理相结合，工程措施与非工程措施相结合，以恢复行 洪为主，因地制宜、综合治理，既要以流域规划为依据，又要密切结合乡镇建 设总体规划方案。 （1）防洪设计标准 平溪集镇按照 10 年一遇，农田按照 10 年一遇。 （2）工程等别及建筑物级别 项目区乡村等级为级，其防洪标准采用 10 年一遇，根据堤防工程设计 规范(GB50286-98)，平溪河堤防工程级别为级，按级建筑物设计，相应 的穿堤建筑物涵闸、交通闸等亦按级建筑物设计。 4.1.2 设计基本资料 （1） 工程任务 13 本工程主要任务是提高项目区城镇和农田的防洪标准，使项目区的城镇和 农田的防洪能力达到 10 年一遇的标准。 （2） 水文气象资料 （a）水文资料 平溪河无实测洪水资料，因此，本次设计洪水推求参照湖南省水利水电厅 1984 年编制的湖南省暴雨洪水查算手册进行查算，方法采用推理公式和经 验单位线法。 （b）气象资料 新晃县地处亚热带，属中亚热湿润性季风气候区，气候温和、光照充足、 雨量充沛、四季分明，夏季经常受副热带高压控制，多偏南风，气温高；冬季 受冬季风控制，北方南下的冷空气入侵，形成阴雨冰雪。由于东南季风的不稳 定性，境内降雨季节分配不均，易发生大范围的强降雨过程，洪水灾害频繁。 据新晃县气象站资料记载多年平均蒸发量 1074.80mm，年平均气温 16.6，最 高气温 40.9，最低气温-10.3。年日照时数 1300.50 小时，无霜期 288.70 天，多年平均降雨量 1137.20 mm，最大一日降雨发生在 1979 年 6 月 5 日，24 小时内平均降雨 129.40mm，最大三日降雨发生在 1996 年 7 月，72 小时内平均 降雨为 160.30mm。连续四个月最大降雨多出现在 47 月，占全年降水量的 70%，也是洪水的多发季节。暴雨持续时间一般为一天，长者达三天。 该地区多年平均风速 1.40m/s，最大风速 14.00m/s。 4.1.3 工程地质资料 本次初步加固河堤 410m，镀高尔凡格宾护岸 2830m，河道清障 6100m。包 括平溪上段左岸河堤（桩号平溪上左10+0000+265、平溪上左 20+0000+145）；台洞段左岸护岸（桩号台洞左10+0000+175）、右岸护岸 （桩号台洞右10+0000+830、台洞右20+0000+145）；平溪下段左岸护岸 （桩号平溪下左10+0000+925、平溪下左20+0000+100）、右岸护岸（桩号 平溪下右10+0000+220、平溪下右20+0000+435）。 项目区处于平溪河 I 级阶地及河床中，水面高程 557614m，阶地地面高 程 559615m，宽 150800m，地形平坦，河流曲折。平溪河台洞段和平溪下段 左、右两岸均是大量农田，当地农民原沿河堆砌有简单土堤、干砌或浆砌石挡 墙，但因施工标准低，挡墙基础埋深浅，加之多年来屡受洪水的冲刷，均已被 冲毁或垮塌，如今大部分田坎与河床紧紧相连，且坡比较陡，因此，根据现场 14 实际地形地质条件，决定该段采用镀高尔凡格宾护岸进行处理。 平溪河平溪上段为平溪集镇中心所在地，人口密集，房屋众多，设计人员 根据现场实际地形地质条件，决定该段采用重力式堤防进行处理。 本次初设中河道清障主要为花园段 2343m（其中干流 1800m，支流 543m）、 台洞段 975m 和平溪段 2782m 河道疏浚清障。平溪河花园段有约 2343m 长的河道 淤塞严重，淤积高程高出原有河床地面为 0.50m1.00m，减小了河道行洪断面， 相应抬高了洪水位，对河流形成了滞洪影响。 4.1.4 规程规范及有关文件 （1）防洪标准（GB50201-94） （2）堤防工程设计规范（GB50286-98） （3）城市防洪工程设计规范（CJJ50-92） （4）水利水电工程初步设计报告编制规程（DL5021-93） （5）湖南省实施中华人民共和国河道管理条例办法 （6）中华人民共和国河道管理条例 （7）堤防工程管理设计规范（SL171-96） （8）新晃县平溪河流域治理规划（2008 年 11 月） 4.1.6 规范及有关规定 （1）安全系数 （a）土堤抗滑稳定安全系数 根据堤防工程设计规范（GB50286-98）第 2.2.3 条规定，5 级堤防工 程土堤抗滑稳定安全系数：正常运用条件为 1.10，非常运用条件为 1.05。 (b)防洪墙抗滑、抗倾稳定安全系数 根据堤防工程设计规范第 2.2.5、2.2.6 条规定，5 级堤防工程防洪墙 抗滑、抗倾稳定安全系数见表 9。 (2)堤防安全加高值 根据堤防工程设计规范第 2.2.1 规定，不允许越浪的 5 级堤防工程安 全加高值为 0.50m，允许越浪的 5 级堤防工程安全加高值为 0.30m。 4.2 工程设计 4.2.1 工程现状 项目区农田地势较低，防洪能力不足两年一遇，当地农民原沿河堆砌有简 单土堤、干砌或浆砌石挡墙，但因施工标准低，挡墙基础埋深浅，加之多年来 15 屡受洪水的冲刷，护岸局部垮塌严重，部分护岸基础已经被掏空。如今大部分 田坎与河床紧紧相连，且坡比较陡，加之平溪河上游水土流失严重，导致河道 内泥沙淤积，水位抬高。 4.2.2 堤防布置设计 本次新晃县平溪项目工程设计主要考虑花园段、台洞段及平溪段两岸农田 和平溪集镇的安全，具体设计范围见附图，其中台洞段镀高尔凡格宾护岸 1150m，平溪上段河堤长 410m，平溪下段镀高尔凡格宾护岸长 1680m （1）堤防布置原则 表 9 防洪墙抗滑、抗倾稳定安全系数表 Tab 9 Flood wall sliding, overturning stability safety coefficient table 安 全 系 数 抗 滑抗 倾 工程 等级 地基 性质 正常运用条件非常运用条件正常运用条件非常运用条件 岩基1.001.001.401.30 5 级 土基1.151.051.401.30 （a）对原河堤岸不做大的调整，保持原河势流态，修整局部堤防不顺畅之 处，使堤防平缓连接，并与大洪水的主流线大致平行，以利行洪； （b）堤距满足河道行洪要求，尽量少抬升原河道的水面线，并充分利用有 利地质、地形条件，尽量减少地基处理、土方填筑、侵占河道及农田； （c）河堤在保证稳定、安全的前提下，尽量利用当地材料，力求经济、美 观。 （2） 堤线布置方案 按照堤防布置原则，在 1/1000 地形图上进行堤线布置，根据项目区自然地 理条件，河堤工程沿平溪河河岸修建，基本上沿河岸走线，与大洪水的主流线 大致平行，对沿岸阻碍行洪的地段适当进行削坡取直，使河堤修建后的河岸平 顺。 （3） 堤距确定 （a）堤距确定原则 a) 上、下游左右两岸统筹兼顾考虑，结合当地社会经济的发展，考虑现有 水文资料系列的局限性，滩区长期的滞洪、淤积以及生态环境保护等，留有适 16 当的余地。 b) 按照上下游河道行洪断面基本一致，尽量少抬升原河道的水面线，满足 防洪法和河道管理条例的要求。 （b）堤距确定 根据堤距确定原则及现状河道断面实测资料，结合河势变化、沿河两岸地 形条件兼乡镇建设等，既不侵占河道，同时又避免造成过多地占用农田，因此 堤防的建设基本只能沿河而建。 4.2.3 堤型方案选定 （1）河堤型式选择基本原则： （a）居民密集区主要采用重力式防洪墙，这种堤型拆迁占地较小。 （b）居民较少、地形较平坦区段主要采用土堤，在原有较缓岸坡上修建土 堤，经济又简便。 （c）当加修土堤受地形限制，或土料料场距离太远时，采用重力式防洪墙。 （2） 河堤型式选择 本次河堤型式的选择是在规划的基础上，根据工程所在地地形、地质条件， 按照堤线布置，考虑行洪影响，结合当地建材，通过技术经济比较，分段确定 的如下表 10。 表 10 新晃县平溪河项目工程方案详情表 Tab10 Project plan details of Pingxi river of Xinghuang country 序号桩号存在问题处理措施 1 台洞左10+0000+175；台洞 右10+0000+830； 台洞右20+0000+145 左岸沿河均为农田，数量不多，但由