县城防洪应急工程初步设计 精品.doc

XX县县城防洪应急工程初步设计报告XX县水利工作队二OO八年十月目 录XX县县城防洪应急工程初步设计报告1综合说明XX县位于XX省南端，汉中市东南隅，XX县城地处汉江支流XX河谷地，东西由海拔1189m的安垭梁和海拔916.5m的黑虎梁形成长约3.2km宽约0.5km的带状谷坝。XX县XX河由东南向北穿城而过，210国道（西万公路）沿XX河而上，是XX通往四川的重要门户。城区总面积4.7 km2，现状人口3.28万人。XX河发源于大巴山支脉星子山，上游名捞旗河，自北向南流至高桥汇入水河沟折向西流，到庞家坝汇入小洋河，傍县城北流至西乡县青龙崖注入牧马河。XX境内河流长度54km，控制流域面积520 km2。城区河段长约3.5km，该河段左岸有小洋河、罗家河汇入。目前XX河县城段防洪工程已初具规模，防洪河堤两岸总长约6.5公里，高5-7米，基本为浆砌石河堤。但XX河支流小洋河、罗家河原防洪河堤建于六七十年代，建设标准低，水毁严重，导致大部分河堤垮塌，防洪能力极弱，已不能抵御洪水。本次县城防洪应急工程位于XX河支流小洋河右岸和罗家河左岸。工程新建堤防1309m，其中在小洋河右岸木桥村新建堤防529米，在罗家河左岸新建堤防780米。项目区原堤防修建年代早，标准低，质量低劣，历年被洪水冲刷严重，导致大部分河堤跨塌，每遇暴雨，河水泛滥，常常酿成洪涝灾害，近几年来多次遭受洪水袭击，每次洪水都使房屋被毁，农田被淹。因此迫切需要修建县城防洪应急工程，以确保当地群众生命财产安全。根据县城防洪应急工程设计，工程防护对象的等级为等，堤防工程的级别为4级，防洪标准为20年，堤防堤型采用重力挡土墙式，工程新建堤防1309m，主要工程量计有：砂砾石开挖24857 m3，砂砾石回填6580 m3，浆砌石13778 m3。主要材料量：水泥1283t,块石16258m3,砂子5441m3。工程总投资454.78万元，计划建设工期3个月。工程建成后，可保护项目区1000余名群众生命财产及农田安全，对当地安全渡讯，经济发展作用显著，其经济、社会效益巨大。2工程概况2.1自然概况XX河发源于大巴山支脉星子山，上游名捞旗河，自北向南流至高桥汇入水河沟折向西流，到庞家坝汇入小洋河，傍县城北流至西乡县青龙崖注入牧马河。XX境内河流长度54km，控制流域面积520 km2。城区河段长约3.5km，该该河段左岸有小洋河、罗家河汇入。小洋河发源于大巴山支脉星子山西坡马龙洞。星子山主脊由北向东南，地势西北高东南低，属褶邹地形。流域内山岭纵列，形如梳齿，峰高谷深，沟溪交错。海拔多在7001200米之间。小洋河上游河道狭窄，两岸陡峻，耕地、人口多分布在半山腰，下游较上游宽阔，山势略缓并间有平坝。小洋河发源于星子山，由东北向西南环绕再向西北汇入汉江二级支流XX河。河道全长12公里，流域面积63.7平方公里，平均比降33.4，罗家河发源于青岗坪，由西向东北流至李家坪汇入XX河，河道全长9公里，流域面积28.5平方公里，平均比降55.8，多年平均径流量 0.8立方米/秒。小洋河与罗家河流域内断层裂隙发育，石灰岩分布面广，河流上游岩溶、泉水出露多。2.2气象XX县地处北亚热带湿润气候区，并具有山地气候特征。气候温和，夏无酷暑，冬无严寒，据县气象局统计多年平均气温13.8，最低气温-10，最高气温37.8，多年平均最大风速11.44米/秒，最大风速22米/秒。据气象局实测资料，县城多年平均降水量1306.9毫米，雨量充沛，年际变化大，年最大降雨1970.6mm（1983年），年最小降雨789mm（1966年），年内分配不均，降雨多集中在79月，占全年降雨量的52%，510月降雨量占全年降雨量的73.4%。2.3工程地质本区位于四川台地边缘，属大巴山旋纽构造展布区，出露三迭系、震旦系地层。主要岩性为泥质灰岩，角砾岩等。区内构造线近南北，属川东弧行构造带的东翼，弧顶向西突出，形成大致平行的断裂和褶皱带。本区主要是司上XX渔渡弧形大断裂带，分布在东部，走向近于南北，受此影响，区域内岩石破碎，断层裂隙发育。小洋河木桥段河岸为泥质灰岩，角砾岩。河的岩层走向大致与河流平行，褶皱裂隙发育，无不良地质现象。河床为第四系全新统厚层砂卵石层，层厚215m,下伏三叠系石灰岩。工程河段为微弯型河段，河床较陡，比降1015。河床为不对称“U”型河床，床质直径为510cm卵石及少量砂组成，岸坡为第四系坡积，残积、崩积物及泥质灰岩、角砾岩组成。河床及岸边具有相对不透水性。罗家河李家坪段右岸靠山体一带为厚层泥质灰岩，岩石坚硬，边坡稳定，左岸为砂卵石层，粒径510厘米，分选性较好，无胶结，厚度812米，无不良地质现象。2.4项目区社会经济情况木桥村辖3个村民小组，总人口780人。总耕地面积666亩，其中水田308亩，旱地358亩。社会经济以农业为主，主产玉米、水稻、小麦、洋芋。20XX年农民人均纯收入1456元。李家坪总人口672人，总耕地面积413亩。社会经济以农业为主，主产玉米、小麦、洋芋。20XX年农民人均纯收入1566元。2.5项目建设的必要性工程区原堤防建于上世纪六、七十年代，建设标准低，质量低劣，历年被洪水冲刷严重，导致河堤跨塌，且年久失修，每遇暴雨，河水泛滥，常常酿洪涝灾害，近几年来项目区多次遭受洪水袭击，每次洪水都使房屋被毁，农田被淹，严重制约着经济建设的发展和人民生活水平的提高，为确保当地群众生命财产及农田的安全，因此修建县城防洪应急工程十分必要。3工程设计3.1设计依据 (1)依据堤防工程设计规范(GB50286-98)(2)依据防洪标准(GB50201-94)(3)依据水工挡土墙设计规范(SL37920XX)(4) 依据XX县县城防洪工程规划（1999）3.2工程等级及设计标准依据堤防工程设计规范(GB50286-98)表2.1.1、防洪标准表3.0.1，本工程防护对象的等级为等，堤防工程的级别为4级，防洪标准为20年。3.3堤线布置及堤型选择3.3.1堤线布置堤线布置应遵循的原则：(1)堤线应与河势流向相适应，并与大洪水的主流大致平行。一个河段两岸堤防的间距应大致相等，不宜突然放大或缩小；(2)堤线应力求平顺，各堤段平缓连接，不得用折线或急弯；(3)堤防工程应尽可能利用现有堤防和有利地形，修筑在土质较好，比较稳定的河岸上，留有适当宽度，尽可能避开软弱地基；(4)堤线布置在占压耕地、折迁房屋等建筑物少的地带，利于防汛抢险和工程管理。3.3.2堤防堤距的确定经实地勘测，小洋河木桥段河道平缓，比降在1015之间，河道宽度在2550米的之间。为使堤线平顺，新旧堤段平缓连接，根据上下游、左右应统筹兼顾的原则，小洋河木桥段新建河堤堤距确定为3550米。罗家河李家坪段河道较陡，平均比降22，河道宽度在2650米的之间。为使堤线平顺，新旧堤段平缓连接，根据上下游、左右应统筹兼顾的原则，该段新建河堤堤距不小于26米。河堤布置详见堤防河堤工程平面布置图。3.3.3堤型选择根据因地制宜，就地取材的原则，筑堤材料采用M7.5水泥砂浆砂块(片)石，采用重力挡土墙式堤身。3.4堤顶高程堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定，堤顶超高按规范(6.3.1)公式计算确定。3.4.1设计洪水位(1)洪水XX河流域无水文站，无洪水观测资料，洪水计算只能采用汉中地区实用水文手册经验公式(6-1)推求。Qp=CpFn式中Qp频率为P的设计洪峰流量(m3/s)；Cp、n频率为P的经验参、指数；F流域面积，小洋河木桥以上流域面积F=57.5km2；罗家河李家坪以上流域面积F=26.5km2；按工程所在分区，查表(68)参、指数为Cp=19.8、n=0.731，根据上式计算。小洋河木桥Qp=5%=383m3/S罗家河李家坪Qp=5%=217.3m3/S(2)设计洪水位小洋河洪水计算断面选择在（0529m），罗家河洪水计算断面选择在河道（0164.4m），具体位置见小洋河木桥、罗家河堤防工程平面布置图，洪水位根据曼宁公式计算推求：Q=1/nWR2/3i 1/2式中Q频率为P的设计洪峰流量m3/S；n河床糙率，根据实际调查，取n=0.05；w过水断面(m2)；R水力半径m；i水面比降，按实测小洋河木桥段河道比降i=10；罗家河李家坪段河床比降i=22；通过计算当小洋河洪峰流量Qp=5%=383m3/s时，洪水位H=597.7m。当罗家河洪峰流量Qp=5%=217.3m3/s时，洪水位H=677.66m。3.4.2堤顶超高堤顶超高按堤防工程规范(6.3.6)计算确定；Y=R+e+A (6.3.6)式中Y堤顶超高(m)；R设计波浪爬高(m)，可按附录C计算确定；e设计风雍增水高度，按附录C计算确定；A安全加高(m)，按本规范表2.2.1确定；(1)设计波浪爬高设计波浪爬高按附录C.3.12式计算，当m=0.251.25时，Rp=KKvKpRoH式中Rp累积频率为P的波浪爬高(m)；K斜坡的糙率及渗透性系数，根据护面类型为砌石护面按表C.3.11确定K =0.80；Kv经验系数，可根据风速V(m/s)、堤前水深d(m)、加速度g(m/s2)组成的无维量V/gd，可按表C.3.12确定，采用内插Kv=1.283；Kp爬高累积频率换算系数，可按表C.3.13确定，Kp取2.07；Ro无风情况下，光滑不透水护面(K=1)、H=1m时的爬高值，可按表C.3.14确定，查表得Ro=1.345；H堤前波浪的平均波高(m)，根据公式(C.1.11)计算得小洋河H=0.07m，罗家河H=0.06m。根据上式计算得小洋河Rp=0.20m，罗家河Rp=0.17m。(2)风雍水面高度风雍水面高度在有限风区的情况下，按下式计算：KV2Fe= cos (C.2.1)2gd式中e计算点的风雍水面高度(m)； K综合摩阻系数可取K=3.610-6； V设计风速，按计算波浪的风速确定，根据XX县气象局观测资料V取17.16m/s； F计算点逆风向量到对岸的距离，小洋河F取35m；罗家河F取26m； d水域的均水深，根据调查d取3m；风面与垂直于堤轴线的法线的夹角(度)。根据上式计算得小洋河e=110-3m，罗家河e=0.7410-3m。(3)安全加高本堤防工程的级别为4级，查规范表2.2.1，安全加高值取0.6m。(4)堤顶超高断面处的堤顶超高按公式(6.3.1)计算，小洋河Y=0.8m。罗家河Y=0.77m。3.4.3 堤顶高程堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定。经计算小洋河断面处设计洪水位为597.7m，堤顶超高为0.8m，则计算断面处的堤顶高程为598.5m。以该处堤顶高程按10比降确定小洋河木桥村堤防堤顶高程，详见河堤纵断面设计图。罗家河0+164.4米处设计洪水位为677.66m，堤顶超高为0.77m，考虑现状道路高程，则计算断面处的堤顶高程为678.83m。以该处堤顶高程按22比降确定罗家河堤防堤顶高程，详见堤防纵断面设计图。3.5堤防布置木桥村堤防布设于小洋河右岸，长529米，堤防比降采用河道实测比降10。位置详见平面布置图。罗家河堤防布设于罗家河左岸，沿道路外侧布置，长780米，堤防比降采用河道实测比降22。位置详见平面布置图。3.6堤防设计堤防堤型采用重力直墙式，小洋河堤基断面为矩形，宽2.2米，埋深2米，堤身断面为梯形，堤顶宽0.8米，底宽1.90米，高3.8米，迎水面坡比1:0.3，河堤采用M7.5水泥砂浆砌石，M10水泥砂浆抹面、勾缝。罗家河堤防基断面为矩形，宽3米，埋深2米，堤身断面为梯形，顶宽0.8米，底宽1.85米，高3.5米，迎水面垂直，背水面坡比1:0.3，采用M7.5水泥砂浆砌石，M10水泥砂浆抹面、勾缝。详见罗家河段河堤横断面图。河堤迎水面、背水面采用砂砾石回填并夯实。河堤迎水面回填到河堤拔台高程，河堤背水面回填到原地面高程。为保障行洪安全，将原河道内的弃渣开挖、运走。堤防每10米设一变形缝，并作防渗处理。堤防设排水孔两排，排水孔尺寸1010厘米，呈品字型布置。3.7堤防稳定计算(1)抗滑稳定计算(设计洪水时) FW按公式Kc= 计算 P式中Kc抗滑稳定安全系数； W作用于墙体上的全部垂直力的总和(KN)； P作用于墙体上的全部水平力的总和(KN)； f 底板与堤基之间的摩擦系数；f查小型水电站(天津大学)表11-1得：f=0.45经计算：小洋河堤防Kc=1.89罗家河堤防Kc=1.36均大于1.15，满足堤防工程规范要求(2)抗倾稳定计算(设计洪水时) MV按公式Ko= 计算 MH 式中Ko抗倾稳定安全系数; Mv抗倾覆力矩(KN.m); MH倾覆力矩(KN.m)。经计算，小洋河堤防Ko=2.13罗家河堤防Ko=1.53均大于1.40，满足堤防工程设计规范要求。(3)基底压应力计算(设计洪水时) G M按公式6max.min= 计算 A W式中：6wax.min基底的最大和最小压应为(Kpa);G垂直荷载(KN);A底板面积(m2);M荷载对底板形心轴的的力矩(KN.M);W底板的截面系数(m3)。经计算：小洋河堤防max=100.2Kpmin=10.3kpa 罗家河堤防6max=149Kpa 6min=17.2kpa均小于=200kpa ，满足堤防工程设计规范要求。4工程施工4.1施工条件本工程位于县城附近，施工用水、用电、道路方便。施工用房租工地附近民房或建工棚,施工用电就近从低压电网下线临时架设输电线路，施工以人工施工为主，小型机械为辅，工程施工条件较好，施工工期计划3个月。本工程所用建筑材料水泥由施工单位在XX县城采购，所用砂、块(片)石在附近砂石场采购，可完全满足工程需要。4.2临时工程临时工程包括施工导流，基槽排水，临时房屋，施工供电工程：施工导流：采用明渠导流槽导流，小洋河堤防工程导流槽长600米，罗家河堤防工程导流槽长1200米，槽内铺彩条布防渗。 基槽排水：采用水泵抽水。临时房屋：租工地附近民房或建工棚。施工供电：就近从低压电网下线临时架设输电线路。4.3施工方法按堤防工程施工规范SL260-98及相关规范进行施工。河堤基础采用机械开挖，浆砌河堤基础及堤身采用人工施工，施工应按照相关规范要求进行。河堤完工后应按设计要求进行回填夯