防洪堤防--本科毕业设计论文.doc

目 录1 工程概况11.1 概述11.1.1 工程地理位置及流域概况11.1.2 编制依据11.1.3 勘测设计工作过程11.2 水文11.2.1 气象特征11.2.2 水文基本资料21.2.3 洪水21.2.4 排涝水文计算31.3 工程地质31.3.1 区域地质概况31.3.2 工程地质条件与评价41.3.3水文地质条件51.4 工程任务和规模51.4.1 工程任务和标准51.4.2 设计水面线51.4.3 排涝工程71.5 工程布局81.5.1 防洪标准及工程级别81.5.2 堤（岸）线总布置81.5.3 堤型选择91.6 堤防设计121.6.1 堤顶高程121.6.2 堤顶结构121.6.3 堤坡121.6.4 堤防稳定计算121.6.5 挡墙计算131.7 排水涵闸132 水文计算162.1 流域概况162.2 气象172.3 水文基本资料182.4 降雨径流182.5 洪水192.5.1 暴雨洪水特性192.5.2 设计洪水192.6 排涝水文计算212.6.1 工程区域排水现状222.6.2 排涝标准222.6.3 设计暴雨222.6.4 流域特征参数232.6.5 设计排涝流量计算方法及成果232.7 施工洪水243 工程布局283.1社会经济发展状况及工程建设的必要性283.1.1 地区社会经济状况283.1.2 工程建设的必要性283.2 工程任务313.3 工程规模323.3.1 流域洪水特征323.3.2 防洪标准323.3.3 洪水水面线323.4 排涝工程433.4.1 治涝标准433.4.2 排涝涵闸设计排涝流量433.4.3 特征水位433.4.4 排涝涵闸排涝能力计算444 堤坝设计474.1 设计依据474.1.1 防洪标准及级别474.1.2 设计基本资料474.2 工程现状及存在问题494.2.1河道现状和问题494.3 工程总体布置494.3.1 工程总体布置原则534.3.2 堤围总布置504.4 堤型选择514.4.1土堤514.4.2挡墙514.5 堤防设计534.5.1堤顶高程的确定534.5.2堤顶结构534.5.3堤坡534.5.4 土堤稳定计算534.5.5挡墙计算575 排涝涵闸设计595.1闸址选择595.2设计标准595.3涵闸布置605.4涵闸水力和结构设计605.4.1涵闸水力设计605.4.2涵闸结构设计615.5涵闸稳定计算62参考文献75附 录76致 谢76毕业设计成绩评定表1 工程概况1.1 概述1.1.1 工程地理位置及流域概况信宜市位于广东省西南部，茂名市北部，东与阳春市相接，南与高州市交界，西同广西壮族自治区北流市、容县毗邻，北与罗定市接壤。池洞镇位于信宜市北郊，国道207线及省道325线贯通全境，交通十分便利，全镇总面积148.4km2，辖21个行政村，总人口7.7万人。东江河池洞段防洪堤工程位于鉴江一级支流东江河的上游(又名鉴江信宜段)河段，东江河发源于信宜市东镇庄垌虎豹坑, 支流池洞河位于东江河的上游, 河长为23.9km，集雨面积68.094 km2，东江河与池洞河在上游干流河段汇合（又名铜鼓河），集雨面积为43.204km2，河长为18.23km，比降为0.00955，控制断面以上河段集雨面积114.623 km2，东江河集雨面积304.47km2。1.1.2 编制依据水利水电工程初步设计报告编制规程（DL5021-93）；防洪标准（GB50201-94）；水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）；水利水电工程设计洪水计算规范（SL44-2006）；水利工程水利计算规范（SL104-95）；水利水电工程地质勘察规范（GB50287-2008）；堤防工程设计规范（GB50286-2013）；水工建筑物抗震设计规范（SL203-97）；水工钢筋混凝土结构设计规范（SL191-2008）；堤防工程地质勘察规范（SL188-2005）。关于印发中小河流治理工程初步设计指导意见的通知（水规计2011277号）1.2 水文1.2.1 气象特征信宜市地处北回归线以南，属南亚热带季风气候，但又有复杂多变的山区气候特点，气候特征夏热冬凉，四季分明。（1）气温信宜站多年平均气温22.3，年内最高气温出现在78月份，历年最高气温37.8；年内最低气温出现在122月份，历年最低气温-5.5。（2）降雨量受南亚热带季风气候影响，本地区雨量充沛，多年平均降雨量为1762mm，最大年降雨量2682mm，出现时间为2008年；最小年降雨量为931mm，出现时间为2000年。降雨年内分配不均，实测6小时最大降雨量169mm，24小时最大降雨量373mm，三天最大降雨量444mm。年陆地蒸发量在697mm左右。（3）风速据有关气象资料，冬季盛行偏北风，夏季盛行东南风，多年平均风速2.2m/s，多年平均最大风速为14m/s，其中最大风速18m/s（1972年11月8日，风向NNW）。（4）其他信宜市多年平均湿度78%，多年平均蒸发量1250mm。此区域是台风活动侵袭多发地区之一，据统计，19492005年台风（12级以上）共46次。1.2.2 水文基本资料信宜市代表性的雨量站有信宜站和怀乡圩雨量站，没有设置水文站，工程区域缺乏实测流量资料。怀乡圩雨量站位于钱排河与黄华江汇合口处附近，信宜站位于信宜市东镇，距离池洞镇约10km。1.2.3 洪水（1）暴雨洪水特性东江河流域洪水是山区暴雨洪水型，降雨是洪水的直接成因。暴雨常发生在511月，较集中于810月，洪水一般为单峰型。一年内的暴雨次数与降雨量的丰枯有关，降雨后产流和汇流都较快，形成暴涨暴落的洪峰，具有突发性强，洪量集中，破坏性强等特点。（2）设计洪水根据流域地理参数和暴雨参数，分别采用广东省综合单位线法（SUHM-1A.BAS）和推理公式法（TL-1A.BAS）（1988年修订）进行设计洪水计算，设计洪水计算成果见表1。根据广东省暴雨径流查算图表（使用手册）的要求，使用综合单位线法及推理公式法计算设计洪水时，在两种方法计算成果（主要频率洪峰流量）相差不超过20%的情况下，原则上采用综合单位线计算成果。从表中可见，综合单位线法计算的洪峰流量较推理公式法计算值略小，相对误差在20%以内，满足广东省暴雨径流查算图表（使用手册）的要求。因此，本次设计洪水采用综合单位线法计算成果。表1 设计洪水计算成果表断面频率P综合单位线Q(m3/s)推理公式法Q(m3/s)洪峰流量误差控制断面1(断面A0)5%78093416.5%10%65375213.2%20%5205678.3%控制断面2(断面B0)5%34039914.8%10%28532211.5%20%2292446.1%控制断面3(断面C0)5%47356015.5%10%39645012.0%20%3153386.8%1.2.4 排涝水文计算根据国家测绘局万分之一航测地形图、测绘单位提供的1/1000平面带状地形图进行分析，本次整治范围共划分9个排涝分区，各排涝分区现状大部分为水田、旱地或林地，地势普遍较低，调蓄能力较弱，遭遇洪水时经常受淹。各排涝分区集雨面积小，调蓄容量低，按排涝分区10年一遇洪峰流量作为设计排涝流量。1.3 工程地质1.3.1 区域地质概况（1）地形地貌信宜地势由南至北，逐步由丘陵地带到山区，全市海拔在500m以上的大小山头371座，其中大田顶，位于信宜市大成镇东部，地理坐标是北纬221731，东径1101251，海拔1704m，是云开山脉大雾岭的主峰，为粤西第一高峰，西江支流黄华江的发源地。勘察范围内以山地地貌为主，微地貌为河流I级阶地。工程区段河床高程80.6094.38m，河谷断面多均为“U”型，横向坡度山体一侧陡峭，阶地一侧较平缓。（2）地层岩性根据工程地质调查、钻探揭露和室内土工试验成果，勘察范围的主要地层有第四系全新统填土（Qml）层、第四系下全新统冲积成因 (Qal)及第四系残积层成因（Qel）组成。（3）地质构造及地震信宜市大地构造位于华南加里东褶皱系粤西隆起带(复背斜带)。区内构造多呈北东或近北东走向。褶皱主要分布于西北部，其轴向以北西向为主，延伸长度一般为17-30km ，宽6-12 km 。主要褶皱有罗磨向斜、旱坪向斜、石挞背斜和扶曹向斜。 按中国地震动参数区划图（GB183062001），勘察区工程抗震设防烈度为6度，地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。1.3.2 工程地质条件与评价根据工程地质测绘、钻探揭露和室内土工试验成果，勘察范围的主要地层有第四系全新统填土（Qml）层、第四系下全新统冲积成因 (Qal)及第四系残积层成因（Qel）组成，其特征简述如下：1、第四系人工填土层（Qml）素填土：该层8个孔见到，均有分布。黄色，松散，由粉质粘土堆填，含少量砂质。层厚1.104.90m，平均3.60m；层顶标高80.6093.56m。2、第四系冲积层（Qal）按其组成及性质的不同，可分为如下五个亚层，分述如下：1碎石土：该层4个钻孔揭露；灰白-灰黄色，饱和，密实，含卵约35-50%，直径为2-5cm不等，呈亚圆、浑圆状，间隙由砾砂及中砂充填。厚度2.204.20m，平均2.87m；层顶埋深0.003.50m；层顶标高83.5694.38m。2细砂：该层2个孔有揭露；灰白色，饱和，松散，成分为石英砂粒，颗粒均匀，级配较好。厚度2.003.30m，平均2.65m；层顶埋深2.503.50m；层顶标高78.9891.88m。标贯试验2次，实测击数1013击；平均击数11.5击。3砾砂：该层7个孔有揭露；灰褐色，饱和，中密，主要成分为石英。含砾约50%，砾径为2mm不等，颗粒不均匀，级配一般。厚度2.205.40m，平均3.80m；层顶埋深1.107.40m；层顶标高73.2088.56m。取样9组，标贯试验10次，实测击数1946击；平均击数24.2击。4粉质粘土：该层揭露于4个孔；灰黄、灰色，硬塑，含少量石英砂粒。厚度1.205.40m，平均3.00m；层顶埋深0.009.50m；层顶标高72.9884.01m。取样2组，标贯试验3次，实测击数1014击；平均击数12.6击。5卵石：该层3个孔有揭露；灰白-灰黄色，饱和，密实，含卵约35-50%，直径为2-5cm不等，呈亚圆、浑圆状，间隙由砾砂及中砂充填。厚度1.403.50m，平均2.27m；层顶埋深3.908.30m；层顶标高76.7088.58m。3、第四系残积层（Qel）砂质粘性土：该层8个孔有揭露；黄褐色，硬塑，由花岗岩风化残积而成，遇水易软化、崩解。厚度0.606.00m，平均2.74m；层顶埋深4.209.70m，平均7.49m；层顶标高74.9786.83m。该层取土样2组，标贯试验2次，实测击数1729击；校正击数23.2击。1.3.3水文地质条件本区地下水按其赋存条件主要为第四系松散层潜水，分布于东江河一级阶地及河漫滩地貌单元中的粗砂及砾砂层中，含水介质为冲洪积砂石，储水空间大、渗透性强，水量较大。其补给来源主要为上游地表水、大气降水，排泄方式为河水常年补给两岸地下水，并向河流下游排泄。依据CD4孔水取样分析结果，判定地下水均对混凝土无腐蚀性。1.4 工程任务和规模1.4.1 工程任务和标准本防洪堤工程治理范围位于干流东江河和支流池洞河上游河段，治理总长度为12.1km,干流东江河上游治理起点位于DJ0+000公路桥位置，支流池洞河上游治理起点位于河CD0+000位置，干支流下游治理终点在池洞镇公路桥DJ6+750处闭合，建设内容包括新建堤防、护岸、穿堤涵闸和河道清障等建设项目，建设堤防总长度为8.6km，涵闸16座。 本工程主要任务是通过新建或加固堤防，并配套建设穿堤涵闸，使东江河干流河段防洪标准达到20年一遇标准，支流池洞河及铜鼓河防洪标准达到10年一遇，排涝能力达到10年一遇24h暴雨径流量不受淹，使防护区内池洞镇镇区、池洞村、柑子根村、六冲坑村、高架桐村、东安南村及石布村等镇村约2.44万人口、0.756万亩耕地免遭洪水的袭击，保障和促进地区社会经济发展。1.4.2 设计水面线1.4.2.1 起推水位的确定、东江河起推断面B0设计水位的确定由于东江河没有实测水位资料，根据东江河河道测量断面数据可知，选取的起推断面A0位于池洞镇平山坡大桥下游约200m，其上下游河段较为顺直，河床断面相对稳定，因此，本阶段根据曼宁公式计算出起推断面A0的水位流量关系,然后根据起推断面S01水位流量关系图，得出控制断面设计洪峰流量水位关系见表2。表2 起推断面A0设计洪峰流量水位关系表频率洪峰流量(m3/s)水位(m)P=5%78078.21 P=10%65377.82 P=20%52077.30 、控制断面2（断面B0）及控制断面3（断面C0）设计水位的确定以东江河起推断面A0水位流量关系作为起推条件，根据东江河干流与各支流交汇处同频率设计洪水位，从而确定控制断面2（B0）及控制断面3（C0）的起推水位。表3 支流各控制断面的水位流量关系表特征断面频率洪峰流量(m3/s)水位(m)控制断面2(断面B0)P=5%34081.42P=10%28581.02P=20%22980.53控制断面3(断面C0)P=5%47381.44P=10%39680.94P=20%31580.461.4.2.2 糙率（n）（1）现状河道糙率n河床糙率n根据实际河道地形，河床多为砂砾石，下游顺直，上游接缓弯，两岸局部长有杂草等因素，参照水力计算手册（2006年第二版），采用0.030。（2）清淤后河道糙率n根据东江河支流铜鼓河原有的河道地形，结合本阶段的工程措施，对B0至B36断面进行河道清淤疏浚，河道糙率根据清淤后的河道断面等情况采用n=0.025。1.4.2.3 设计水面线成果根据上述基本资料和边界条件，采用恒定非均匀流公式计算洪水水面线，沿程壅水建筑物按堰流公式计算其壅高水头，推算出本次整治河段的设计水面线成果见表24至表27。1.4.3 排涝工程1.4.3.1 治涝标准根据广东省防洪（潮）标准和治涝标准（试行）,治涝设计标准应按涝区十年一遇24小时暴雨所产生的径流量城镇及菜地按一天排干设计，农田按三天排干设计。因此，东江河各小型排涝涵闸以排涝分区10年一遇洪峰流量作为设计排涝流量。1.4.3.2 特征水位根据水利工程水利计算规范，外江设计运行水位可按抢排要求确定，平原区涵闸的过闸水位差可取0.10.3m，由于按排峰确定的涵闸规模略偏于保守，本次取0.3m水位差确定外江设计运行水位。1.4.3.3 排涝涵闸排涝能力计算以围内、围外设计水位作为闸上、闸下水位，确定各排水涵闸的设计水位，各排水涵闸特征设计参数表见表4。表4 排水涵闸特征设计参数表 涵闸名称设计流量(m3/s)设计闸上水位(m)设计闸下水位(m)单孔尺寸孔数底板高程(m)净高(m)净宽(m)R1#涵闸4.5774.574.21.52173.7R2#涵管1.574.874.50.8173.5R3#涵管3.4377.176.81176.1R4#涵管1.7381.0580.750.8180.1R5#涵闸6.9384.684.31.52183.3R6#涵管1.584.984.60.8183.5R7#涵管1.585.184.80.8184.5R8#涵管1.585.184.80.8184.5R9#涵管1.585.284.90.8184.6R10#涵管1.587.587.20.8186.2L1#涵管3.757675.71174.2L2#涵闸7.2677.577.21.52176.2L3#涵管0.9884.484.10.8182.5续表涵闸名称设计流量(m3/s)设计闸上水位(m)设计闸下水位(m)单孔尺寸孔数底板高程(m)净高(m)净宽(m)L4#涵闸7.9788.488.11.52187L5#涵管4.1488.888.51186.25L6#涵管4.0789.3891186.91.5 工程布局1.5.1 防洪标准及工程级别本次河道治理范围为干流东江河和支流池洞河河段，治理河道总长度为12.1km，主要整治措施为新建防洪堤、护岸、穿堤涵闸和河道清淤等建设项目,建设堤防总长度为8.6km，其中新建斜坡式堤防7.65km，新建复合式堤防0.76km，砼挡墙护岸0.24km，涵闸16座，清淤3.5 km。依据防洪标准（GB50201-94）、水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）、堤防工程设计规范（GB50286-2013）及广东省防洪（潮）标准及治涝标准（粤水电总字19954号文）等有关规定，确定东江河防洪标准为20年一遇，堤防工程级别为4级，穿堤建筑物防洪标准及建筑物级别与堤防一致，并以排涝分区10年一遇洪峰流量作为设计排涝流量。1.5.2 堤（岸）线总布置本防洪堤工程位于干流东江河和支流池洞河上游河段，治理总长度为12.1km,干流东江河上游治理起点位于DJ0+000公路桥位置，支流池洞河上游治理起点位于河CD0+000位置，干支流下游治理终点在池洞镇公路桥DJ6+750处闭合，建设内容包括新建堤防、护岸、穿堤涵闸和河道清障等建设项目，建设堤防总长度为8.6km，其中新建斜坡式堤防7.65km，新建复合式堤防0.76km，砼挡墙护岸0.24km，清淤3.5 km，涵闸16座，堤线总布置简述如下： 一、干流东江河右岸东江河右岸包括右枯朴山堤段（右C0+000右C0+978，右C0+978右C1+213）和右池洞堤段（D0+000右D0+937）二段，两堤段位于镇区，沿线地势平坦，临河建筑分布集中，河道相对开阔，按照现场地形条件和河道特点，结合镇区发展和镇容镇貌要求，同时考虑亲水性和水环境美化功能，房屋集中地段（右C0+978右C1+213）采用砼挡墙护岸，其他堤段采用带平台斜坡式堤防。左岸东江河左岸含左太安堤段 (左C0+000左C1+562)1段，该段起点位于山脚左C1+562位置，终点至河口左C0+000处，左岸地面皆为农地，无临河建筑，地势开阔，有筑堤条件，按一河两岸统一、协调要求，沿线均采用带平台斜坡式堤型。为满足区域排涝和出水要求，设排水涵闸和埋设涵管。二、支流池洞河支流右岸包括右凤头坡堤段（右A0+0002+599）和右高垌坡堤段（右B0+000右B0+565）两段，左岸包括左垌间村堤段(左A0+000左A0+451)、左沙田堤段（左B0+000左B1+319）和左太安堤段(左C0+000左C1+562)共三段。左右岸堤线均沿河道走势布置，闭合成围，堤内有大片农田，地势宽阔，地形平坦，沿线有筑堤条件，按水面线推算成果，现状地面高程普遍低于防洪水位，本次设计拟沿原河岸新建堤防。左沙田堤段堤身单薄，堤线杂乱，为保证防洪安全和通行要求，兼顾堤身美观和两岸协调，拓宽堤面，堤顶宽度3m。为满足区域排涝和出水要求，设排水涵闸和埋设涵管。堤线总体布置具体见东江河池洞段防洪堤工程总平面布置图（CD-SG-ZT-01）。1.5.3 堤型选择1.5.3.1 土堤土堤具有就近取材、便于施工、适应堤基变形能力强、便于加固改建、投资较少等优点，并且亲水性和生态效果较好，从而容易营造出人与自然和谐相处的环境。干流东江河地处镇区，河道相对开阔，按照现场地形条件和河道特点，结合镇区发展和镇容镇貌要求，对房屋集中地段（右C0+978右C1+213）采用砼挡墙护岸，其他堤段采用带平台斜坡式土堤型式，迎水坡坡度1：2，迎水面采用300mm厚雷诺护垫护坡；背水坡坡度1:1.5，采用草皮护坡；堤顶宽3m。支流池洞河两岸地形平坦，地势宽阔，采用斜坡式土堤, 迎水坡坡度1：2，迎水面采用300mm厚雷诺护垫护坡；背水坡坡度1:1.5，采用草皮护坡；堤顶宽2m。1.5.3.2 挡墙直墙式堤型适应河道狭窄、地形受限的堤段，具有拆迁、占地少、抗冲能力强等优点，其缺点是景观单一，生态效果较差，因此，结合本工程具体条件，对靠近居民区、地形狭窄受限枯朴山堤段(右C0+978右C1+213)采用直墙式堤型。各堤段堤防型式和具体情况见表5,典型断面见图1和图3。表5 堤围断面分布表位置编号名称桩号堤型备注池洞河左岸左垌间村堤段左A0+000左A0+451斜坡式堤防新建池洞河右岸右凤头坡堤段右A0+000右A0+527斜坡式堤防加固右A0+527右A2+402斜坡式堤防新建右A2+402右A2+599复合式堤防加固右高垌坡堤段右B0+000右B0+565复合式堤防加固东江河左岸左沙田堤段左B0+000左B1+319斜坡式土堤加固左太安堤段左C0+000左C1+562带平台斜坡式堤防加固东江河右岸右枯朴山堤段右C0+000右C0+978带平台斜坡式堤防加固右C0+978右C1+213砼挡墙护岸新建右池洞堤段右D0+000右D0+937带平台斜坡式堤防新建图1 带平台斜坡式堤典型断面图2 斜坡式堤典型断面图3 直墙式堤典型断面1.6 堤防设计1.6.1 堤顶高程本工程干流东江河防洪标准为20年一遇，支流池洞河防洪标准为10年一遇，相应堤防工程级别为4级和5级，根据堤防工程设计规范（GB50286-2013）的规定，堤防堤顶高程由设计洪水位加堤顶超高确定。经计算，顶超高Y取0.8m，堤顶高程计算成果见表5-3表5-6。1.6.2 堤顶结构干流东江河堤段堤顶宽度为3m，支流池洞河堤顶宽度2m。堤顶结构根据防汛、管理、施工、群众生产等需要，并结合堤身土质、气象条件及构造要求布置，堤顶采用200mm厚泥结碎石路面，为减少路面积水，路面设置3%排水坡度。1.6.3 堤坡根据堤防等级、堤基条件、筑堤土质、风浪情况、堤高等条件，结合原有岸坡情况，并经稳定计算后确定。本次新建的土堤迎水坡坡比为1:2.0，背水坡为1:1.5,迎水坡采用雷诺护垫，背水坡采用草皮护坡。1.6.4 堤防稳定计算按堤防工程设计规范（GB50286-2013）规定，河堤应进行渗流和渗透稳定计算，分析稳定渗流期和水位骤降期两种工况下渗流场水头、坡降分布等水力要素，并进行堤身和堤基渗透稳定计算，由于数值法可较好的适应复杂的边界条件和非均质堤基，准确的模拟流场分布，并能接力分析渗流对堤坡稳定的影响，因此，本设计采用理正岩土计算5.11版渗流有限元法分析堤防渗流。土堤抗滑稳定计算按规范要求采用瑞典圆弧法计算，本次设计按堤基情况、堤身高度和水位差等因素选取桩号左C1+005处断面作为典型计算断面，由理正边坡稳定计算程序自动搜索最危险滑裂面并确定最小安全系数，计算结果如表6。表6 土堤稳定计算成果表计算工况堤高(m)抗滑安全系数备注迎水侧背水侧迎水坡背水坡稳定渗流期4.32.6/1.38水位骤降期4.32.62.61/计算结果表明，迎水坡和背水坡抗滑稳定系数均满足规范允许值，堤身满足稳定要求。1.6.5 挡墙计算重力式挡墙按堤线布置和堤型选择情况，高垌坡堤段采用重力式挡墙护岸，枯朴山堤段镇区段采用半重力式挡墙护岸，考虑挡墙高度和地形条件等因素, 选取桩号左C0+236处重力式挡墙及右C1+050处半重力式挡墙作为典型断面 ，采用济南百图水工挡土墙设计软件(2008版)进行计算，计算断面见图26。表7 挡墙稳定计算成果表序号断面桩号工况抗滑系数抗倾系数基底应力PmaxPmin1左C0+236正常工况1.566.0876.081非常工况1.143.0078.032右C1+050正常工况1.797.2888.052非常工况1.353.5590.281.7 排水涵闸堤防建成后为排出围内积水，不致发生内涝，沿堤线设置排水涵闸，涵闸位置结合围内现有的排水沟分布和地形条件等情况综合确定，本次设计埋设承插管涵12座和新建涵闸4座，涵闸具体情况见表8。根据水闸设计规范（SL265-2001）规定，位于防洪堤上的水闸，其级别不得低于防洪堤的级别，其防洪标准不得低于防洪堤的防洪标准。因此，确定本工程涵闸级别与防洪堤级别一致，各排涝涵闸的特征参数如下表8。表8 涵闸特征设计参数统计表涵闸名称设计流量(m3/s)设计闸上水位(m)设计闸下水位(m)单孔尺寸孔数底板高程(m)净高(m)净宽(m)R1#涵闸4.5774.574.21.52173.7R2#涵管1.574.874.50.8173.5续表涵闸名称设计流量(m3/s)设计闸上水位(m)设计闸下水位(m)单孔尺寸孔数底板高程(m)净高(m)净宽(m)R3#涵管3.4377.176.81176.1R4#涵管1.7381.0580.750.8180.1R5#涵闸6.9384.684.31.52183.3R6#涵管1.584.984.60.8183.5R7#涵管1.585.184.80.8184.5R8#涵管1.585.184.80.8184.5R9#涵管1.585.284.90.8184.6R10#涵管1.587.587.20.8186.2L1#涵管3.757675.71174.2L2#涵闸7.2677.577.21.52176.2L3#涵管0.9884.484.10.8182.5L4#涵闸7.9788.488.11.52187L5#涵管4.1488.888.51186.25L6#涵管4.0789.3891186.9表9 宜市东江河池洞段防洪堤工程特性表序号名 称单位数 量备 注1工程特性集雨面积km2304.472保护人口万人2.443保护农田面积万亩0.7564工程级别级4地震基本烈度6度5防洪标准东江河P=5%，池洞河10%6洪峰流量m3/s780控制断面A07治理河道长度km12.18建设堤防总长度8.6km新建斜坡式堤防7.65km，新建复合式堤防0.76km，砼挡墙护岸0.24km9新建穿堤涵闸座16涵闸4座，涵管12座10堤防（岸）断面型式带平台斜坡式土堤，复合式堤防，墙式护岸11工程永久占地亩165.55续表序号名 称单位数 量备 注12施工临时用地亩100.75临时道路、营地、土料场等13主要工程量土方开挖m35811014填土回填m313070215C20混凝土m31023916C25混凝土m3283.217钢筋t11.618雷诺护垫个1970819河道清淤m31685220草皮护坡m23183421经济指标工程总投资万元3155.29工程部分投资：2957.72万元专项部分投资：197.55万元22经济内部收益率%9.0大于8%23经济净现值万元312.524经济效益费用比1.23大于125 施工总工期月122 水文计算2.1 流域概况广东省信宜市东江河池洞段防洪堤工程位于池洞镇，地处广东省信宜市的北部，鉴江一级支流东江河的上游。鉴江发源于信宜市东镇庄垌虎豹坑，干流先向北后转南流经信宜、高州、化州三市至湛江吴川市黄坡注入南海。鉴江干流全长231km，总落差220m，平均坡降0.374，流域总面积9464 km2，最大年输砂量达0.0311 亿t。东江河位于鉴江上游，又名鉴江信宜段，发源于信宜市东镇庄垌虎豹坑，先向北后转南流经信宜城区，其中东江河水位观测站位于东镇，其上游集雨面积为304.7km2。支流池洞河位于东江河的上游，集雨面积为68.094km2，河长为23.9km，比降为0.00916。东江河与池洞河汇合口上游干流河段又名铜鼓河，集雨面积为43.204km2，河长为18.23km，比降为0.00955。本次工程范围为东江河上游河段，控制断面1为河道整治起点A0，位于池洞镇平山坡大桥下游约200m，距离上游汇合口约1.95km，断面以上河段集雨面积为114.623km2，河长为20.35km，比降为0.00785；控制断面2和控制断面3分别为铜鼓河河口B0及池洞河河口C0。流域水系图如下图所示。图4 东江河流域水系图2.2 气象信宜市地处北回归线以南，属南亚热带季风气候，但又具有复杂多变的山区的气候特点，形成北热带、南亚热带、中亚热带、北亚热带等几个气候带。气候特征夏热冬凉，四季可分，同时雨热同季，雨量充沛，春有冻害，偶有台风影响，云雾常常罩山，夏季易涝，冬季偶有霜冻，无霜期长。小气候非常复杂，山区、丘陵的天气差异较大，山区冬季气温可低至零下，常凝霜结冰。海拔100m以下的偏南地区，春夏季总天数为283d，海拔450m以上的高丘山岭区，冬季天数达95d以上。（1）气温信宜站多年平均气温22.3，年内最高气温出现在78月份，历年最高气温37.8（1989年7月17日）；年内最低气温出现在122月份，历年最低气温-5.5（1959年1月10日）。信宜站历年月平均气温见表2-1。表10 信宜站历年月平均气温表月份123456789101112全年气温14.515.519.222.92627.328.227.726.723.919.916.222.3（2）降雨量受南亚热带季风气候影响，本地区雨量充沛，多年平均降雨量为1660mm，最大年降雨量2682mm，出现时间为2008年；最小年降雨量为931mm，出现时间为2000年。降雨年内分配不均，实测6小时最大降雨量169mm，24小时最大降雨量373mm，三天最大降雨量444mm。年陆地蒸发量在697mm左右。（3）风速据有关气象资料，冬季盛行偏北风，夏季盛行东南风，多年平均风速2.2m/s，多年平均最大风速为14m/s，其中最大风速18m/s（1972年11月8日，风向NNW）。（4）其他此区域是台风活动侵袭多发地区之一，据统计，19492005年台风（12级以上）共46次。2.3 水文基本资料信宜市代表性的雨量站有信宜站和怀乡圩雨量站，没有设置水文站，工程区域缺乏实测流量资料。怀乡圩雨量站位于钱排河与黄华江汇合口处附近，信宜站位于信宜市东镇，距离池洞镇约10km。2.4 降雨径流信宜站距离池洞镇约10km，有1954年至2008年降雨量资料，所以降雨量采用距池洞镇较近的信宜站成果（年降雨量频率曲线见图2-7），年径流量采用广东省水文图集查算成果，结果见表11、表12。表11 降雨、径流设计参数站名均值CvCs/Cv降雨1762.210.222径流11000.352表12 年降雨、年径流年内分配计算成果表（%）项目567891011121234全年降雨16.7319.1613.6815.157.783.461.721.292.123.364.0211.53100径流23.8224.507.9712.169.824.475.21.111.772.153.093.961002.5 洪水2.5.1 暴雨洪水特性东江河流域洪水是山区暴雨洪水型，降雨是洪水的直接成因。暴雨常发生在511月，较集中于810月，洪水一般为单峰型。一年内的暴雨次数与降雨量的丰枯有关，降雨后产流和汇流都较快，形成暴涨暴落的洪峰，具有突发性强，洪量集中，破坏性强等特点。2.5.2 设计洪水2.5.2.1 洪水标准本工程是已经列入广东省中小河流治理项目的堤防工程，其中东江河干流河段主要保护池洞镇镇区、池洞家村、太安及池洞第一中学、池洞第二中学等，捍卫人口较多，保护耕地面积较大；支流池洞河及铜鼓河分别保护两岸石庆村、铜鼓村等居民区，捍卫人口较少，主要保护少部分农田及旱地。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）和中小河流治理工程初步设计指导意见（水规计【2011】277号）等规定，本工程东江河干流河段防洪标准采用20年一遇设计，支流池洞河及铜鼓河防洪标准采用10年一遇。2.5.2.2 设计洪水计算方法本工程所在东江河流域无水文站，缺乏实测的流量资料，按水利水电工程设计洪水计算规范（SL4493）要求，计算短缺资料地区设计洪水，应尽可能采用几种方法，对各种方法计算成果，应进行综合分析，合理选定。因此，本工程设计洪水采用综合单位线和推理公式法两种方法进行计算，然后合理选定设计洪水计算成果。2.5.2.3 流域地理参数广东省信宜市东江河池洞段防洪堤工程位于东江河上游，控制断面1为河道整治起点A0，位于池洞镇平山坡大桥下游约200m，距离上游汇合口约1.95km，控制断面2和控制断面3分别为铜鼓河河口B0及池洞河河口C0，根据1/10000的地形图，对各控制断面以上的流域地理参数进行量算，量算成果见表13。表13 东江河各控制断面地理参数表断面名称集雨面积(km2)河长(km)比降()控制断面1(断面A0)114.62320.357.85控制断面2(断面B0)43.20418.239.55控制断面3(断面C0)68.09423.99.162.5.2.4 设计暴雨根据广东省暴雨径流查算图表（2003年版）、广东省水文图集查得流域中心设计暴雨参数见表14。表14 控制断面暴雨参数表历时点暴雨参数KPCVCS/CVP=5%P=10%P=20%1h600.353.51.6701.4691.2566h1000.453.51.8821.5991.30624h1550.453.51.8821.5991.3063天2200.483.51.9461.6361.3192.5.2.5 产、汇流参数根据广东省暴雨径流查算图表（2003年版）查得：设计暴雨定点定面关系为暴雨低区，暴雨分区为粤西沿海，亚区为2鉴江、九洲江，综合单位线为号无因次单位线，推理公式法为大陆区，查算成果见表15。表15 设计洪水产汇流计算参数表流域地点暴雨分区亚区设计雨型设计暴雨点面关系产流综合单位线法推理公式法m1无因次单位线uixim东江河粤西沿海2鉴江、九洲江粤西沿海暴雨低区粤西沿海B大陆2.5.2.6 设计洪水成果根据河流各控制断面的地理参数和暴雨参数，分别采用广东省综合单位线（SUHM-1A.BAS）（1991年）和推理公式法（TL-1A.BAS）（1988年修订）进行设计洪水计算。设计洪水计算结果比较如下表所示。表16 设计洪水成果对比表断面频率P综合单位线Q(m3/s)推理公式法Q(m3/s)洪峰流量误差控制断面1(断面A0)5%78093416.5%10%65375213.2%20%5205678.3%控制断面2(断面B0)5%34039914.8%10%28532211.5%20%2292446.1%控制断面3(断面C0)5%47356015.5%10%39645012.0%20%3153386.8%根据广东省暴雨径流查算图表（使用手册）的要求，使用综合单位线法及推理公式法计算设计洪水时，在两种方法计算成果（主要频率洪峰流量）相差不超过20%的情况下，原则上采用综合单位线计算成果。从上表可知，各控制断面设计洪水采用两种方法计算的洪峰流量的相对误差均没有超过20%，计算结果基本合理，因此本次设计洪水采用综合单位线法计算的成果。2.6 排涝水文计算2.6.1 工程区域排水现状根据国家测绘局万分之一航测地形图、测绘单位提供的1/1000平面带状地形图进行分析，本次整治范围共划分9个排涝分区（见图5），各排涝分区现状大部分为水田、旱地或林地，地势普遍较低，调蓄能力较弱，遭遇洪水时经常受淹。图5 排水分区示意图2.6.2 排涝标准各排涝分区集雨面积小，调蓄容量低，可按排涝分区10年一遇洪峰流量作为设计排涝流量。2.6.3 设计暴雨设计暴雨根据广东省暴雨参数等值线图和广东省暴雨径流查算图表直接查算，查算成果见表17。表17 小型排涝闸汇水区域设计暴雨成果表（P=10%）参数来源广东省暴雨参数等值线图时程(小时)162472点暴雨均值(mm)60100155220变差系数Cv0.350.450.450.48模比系数Kp(P=10%)1.4691.5991.5991.636备注Cs=3.5Cv2.6.4 流域特征参数经在万分之一地形图上量算，各排涝区涵闸闸址以上流域特征参数成果见表18。表18 各涵闸流域特征参数计算成果表序号涵闸名称集雨面积（km2）备注1R1#涵闸0.355排水I区2R2#涵管0.0419排水区3R3#涵管0.252排水区4R4#涵管0.112排水区5R5#涵闸0.5830.5830.5830.5830.5830.583排水区排水区排水区排水区排水区排水区6R6#涵管7R7#涵管8R8#涵管9R9#涵管10R10#涵管11L1#涵管0.281排水区12L2#涵闸0.616排水区13L3#涵管