排洪沟工程设计说明书

......排洪工程设计方案开县是四川盆地东部地区的一部分，山体较多，中原和木桥小区背后（南侧）有一山体。由于山体地形坡度大，积水时间短，洪水历时也不长，一到雨季，大量山洪水排泄而下，水流急，流势猛，且水流中还夹带着砂石等杂质，冲刷力大，容易使山脚下小区受到破坏而造成严重损失。为了尽量减少洪水造成的危害，保护山脚下居民的生命财产安全，必须要认真做好防洪规划，拟在山坡上新建一条排洪沟，拦截山洪，将山洪引出居住区，排入附近水体中。设计原则排洪工程的设计应充分考虑小区旁边山洪现状，切实解决山洪对小区造成的危害和隐患。排洪工程的设计应与原有的DN1200市政水泥涵管结合起来，使山洪能够顺利流入市政管道。为减小对市政管道的堵塞，应考虑设置沉砂设施。设计依据：《城市防洪工程设计规范》(CJJ50-92)《城市防洪标准》GB50201-94《室外排水设计规范》GB50014-2006；《混凝土结构设计规范》GB50010-2002；《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004；《市政排水管渠工程质量检验评定标准》CJJ3-90《砌体结构设计规范》（GB5003-2001）《砼结构设计规范》（GB50010-2002）实测地形图。排洪沟设计要点排洪沟应尽量利用原有山洪沟，必要时可作适当整修原有山洪沟是山洪若干年来冲刷形成的，其形状、底板都比较稳定，因此应尽量利用原有的天然沟道作排洪沟。当利用原有沟不能满足设计要求而必须加以整修时，应注意不宜大改大动，尽量不要改变原有沟道的水力条件，而要因势利导，畅通下泄。排洪沟应尽量利用自然地形坡度排洪沟的走向，应沿大部分地面水流的垂直方向，因此应充分利用地形坡度，使截流的山洪水能以最短距离重力流入受纳水体。排洪沟采用明渠或暗渠应视具体条件确定一般排洪沟最好次用明渠，但当排洪沟通过市区或厂区时，由于建筑密度较高、交通量大，应采用暗渠。排洪沟纵坡的确定排洪沟的纵坡应根据地形、地质、护砌、原有排洪沟坡度以及冲淤情况等条件确定，一般不小于1%，设计纵坡时，要使沟内水流速度均匀增加，以防止沟内产生淤积。当纵坡很大时，应考虑设置跌水或陡槽，但不得设在转弯处。一次跌水高度通常为0.2～0.6m，有的多达20～30级，消能效果很好。陡槽页称急流槽，纵坡一般为20%～60%，多采用片石、块石或条石砌筑，也有采用钢筋混凝土浇筑的。陡槽终端应设消力设备。排洪沟的断面形式排洪明渠的断面形式常用矩形或梯形断面，最小断面B×H=0.4m×0.4m排洪沟的材料及加固形式应根据沟内最大流速、当地地形及地质条件、当地材料供应情况确定。排洪沟的设计流速为了防止山洪冲刷，应按流速的大小选用不同材质的沟底沟壁。明渠最小流速为0.4m/s，但水深为0.4～1.0m时，排水明渠的最大流速应按下表规定取值。表3-1明渠最大设计流速明渠明渠类别粗砂或低塑性粉质粘土0.8粉质粘土1.0粘土1.2草皮护面1.6干砌块石2.0浆砌块石或浆砌砖3.0石灰岩和中砂岩4.0混凝土4.0排洪沟的其他规定明渠和盖板渠的底宽，不宜小于0.3m。无铺砌的明渠边坡，应根据不同的地质按表3-2的规定取值；用砖石或混凝土铺砌的明渠可采用1:0.75～1:1的边坡。表3-2明渠边坡值地地质边坡粉砂1:3～1:3.5松散的细砂、中砂和粗砂1:2～1:2.5密实的细砂、中砂、粗砂或粘质粉土1:1.5～1:2粉质粘土或粘土砾石或卵石1:1.25～1:1.5半岩性土1:0.5～1:1风化岩石1:0.25～1:0.5岩石1:0.1～1:0.25排洪沟设计计算3.4.1设计防洪标准在进行防洪工程设计时，首先要确定洪峰设计流量，然后根据该流量拟定工程规模。为了准确、合理地拟定某项工程规模，需要根据该工程的性质、范围以及重要性等因素，选定某一频率作为计算洪峰流量的标准，称为防洪设计标准。实际工作中一般常用重现期衡量设计标准的高低，即重现期越大，则设计标准越高，工程规模也就越大；反之，设计标准低，工程规模小。根据我国现有山洪防治标准及工程运行情况，山洪防治标准见表3-3。表3-3山洪防治标准工工程等别防护对象防洪标准频率（%）重现期（a）二大型工业企业、重要中型企业2～150～100三中小型工业企业5～220～50四工业企业生活区10～510～20本设计中主要防护对象为山坡下居民生活区，因此本设计重现期取25年，频率为4%。3.4.2设计洪峰流量的计算排洪沟属于小汇水面积上的排水构筑物。一般情况下，小汇水面积没有实测的流量资料，所需的设计洪水往往用实测暴雨资料间接推求。并假定暴雨与其所形成的洪水流量同频率。同时考虑山区河沟流域面积一般只有几平方公里至几十平方公里，平时水小，甚至干枯；汛期水量急增，急流快。目前我国设计洪峰流量的计算主要有三种方法：洪水调查法、推理公式法及经验公式法。本设计采用经验公式法计算洪峰流量。常用的经验公式计算方法有：一般地区性经验公式、公路科学研究所经验公式、第二铁路设计院等值线法、第三铁路设计院计算方法。本设计采用公路科学研究所经验公式:(3-1)式中：Q——设计洪峰流量（m3/s）;F——流域面积（km2）;K——径流模数，按表3-1采用;n——面积参数，当F<1km2时，n=1；当1<F<10km2,按表3-2取值。表3-1径流模数K值重重现期（a）地区华北东北东南沿海西南华中黄土高原28.18.011.09.010.05.5513.011.515.012.014.06.01016.513.518.014.017.07.51518.014.619.514.518.07.72519.515.822.016.019.68.5注：重现期50a时，可用25a的K值乘以1.20。表3-2面积参数n值地地区华北东北东南沿海西南华中黄土高原n0.750.850.750.850.750.80注：当F<1km2时,n=1，其中新疆、西藏及西北部分地区，以及台湾省，南海诸岛，由于缺乏资料，K值及n值待补。本工程位于开县，属于西南地区，且汇水面积小于1....km.km2，重现期设计为25年，因此径流模数K=16，面积参数n=1。中原小区A线排洪沟的汇水面积为50000m2，设计洪峰流量木桥小区B线排洪沟的汇水面积为45000m2，设计洪峰流量3.4.3排洪沟水力计算排洪沟水力计算基本公式：（1）流量公式：Q=A×V（3-2）（2）管道流速计算：（3-3）式中：V——流速（m/s）；R——水力半径（m）；i——水力坡度；n——粗糙系数。将公式（3-3）代入（3-2），得：（3-4）（3-5）式中：A——过水断面面积（m2），其他参数意义同前。公式中的过水断面A和湿周χ的求法为：对于梯形断面：（3-6）.（.（3-7）式中：h—水深（m）;B—底宽（m）；m—沟侧边坡水平宽度与深度之比；n—沟壁粗糙系数。矩形断面：A=Bh（3-8）^^本设计排洪沟主要截留小区旁边山上的雨洪，并最终收集后排入市政排洪管道中。排洪沟依山上的地势而建，排洪沟表面与坡面相平，由于山体坡度较大，因此采用钢筋混凝土的结构，同时采用稳定性好的梯形截面。A线排洪沟计算：设定梯形明渠的底宽为1m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.7m，超高取0.3m，则达到设计水深时的过水断面面积和湿周分别为：（3-6）D_水力半径山坡上的雨洪沿线收集后汇入山脚段排洪沟，经沉砂池沉淀后排入市政主管，因此山脚段排洪沟的最大流量即为洪峰流量/^(/)^(/)〖〗^(/)〖〗^(/)/^__________________________________________.._^可以看出，采用该断面尺寸的排洪沟完全可以满足最大洪峰时的排水量需要，考虑长期运行会有大量泥沙沉积而使排洪沟有效断面变小等因素，采用底宽为1m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.7m，超高0.3m的钢筋混凝土梯形明渠是合适的。由于山脚段地势最缓，排洪沟的设计坡度最小，需要输送的洪水量最大，而其他段的设计坡度更大，需要输送的洪水量更小，因此在其他段采用该断面尺寸的排洪沟也是完全可以满足要求的。因此，A线排洪沟的设计尺寸为：底宽1m，边坡1：0.5，有效水深m0.7，超高0.3m，采用钢筋混凝土结构。B线排洪沟的洪峰流量小于A线排洪沟的洪峰流量，而且B线排洪沟的坡度比A排洪沟的坡度更大，因此设计采用与A线排洪沟相同的尺寸和结构。3.5沉砂池设计：沉砂池主要用于去除相对密度2、65、粒