(毕业论文)际下防洪堤工程初步设计报告

(毕业论文)际下防洪堤工程初步设计报告内容摘要：

过程线 (P=5%) 表 27 频 率 ( % ) 5 10 20 50 75 90达才站洪峰(m 3 /s) 15 漈下防洪堤施工期洪峰( m 3 /s) 历年1 1 ～2月份最 大洪峰流量频率 . 施工洪水计算 该防洪堤工程施工围堰为临时工程，建筑物级别为五级，按照《水利水电工程施工组织设计规范》 (SDJ338－ 89)规定，施工洪水标准采用保证率 P＝ ％，考虑到工程砌体较少， 施工围堰时段取为 11～ 2月。 施工洪水采用水文比拟法推求，即用达才水文站 1960～ 1999年各种时段月最大洪峰流量进行频率计算，获得相应的洪峰流量，再通过面积比指数加以修正，来推求工程区施工围堰期洪水流量。 地区洪峰流量均值递减综合指数取为 ，成果见下页表 28。 经计算，际下防洪堤工程施工期 11～ 2月设计洪水成果为。 分期洪水成果表 表 28 单位： m3/s 频 率 ( % ) 5 10 20 50 75 90达才站洪峰(m 3 /s) 15 漈下防洪堤施工期洪峰( m 3 /s) 历年1 1 ～2月份最 大洪峰流量频率 . 内涝情况 际下防洪堤工程所在河段无支流汇入，民房基本上都布置在际下溪河道两岸，村落两侧山破下泄的流量较小，可通过村内水沟排入下游河道，村落基本不存在内涝情况。 16 3. 工程地质 . 概况 大甲镇际下村防洪堤工程所在河段长度约 280m，宽度 5~9m 由于工程规模微小且工期紧，工程地质勘察工作主要依靠实地勘查、探访及收集临近工程及建筑物地质资料等方法进行。 . 区域地质概况 际下村防洪堤工程位于福建一级地质构造单元闽东火山断拗带的东北部，燕山中一晚期以来，经历了多期、多阶段的构造变动， 最终形成了以小规模、分布零星的北北东 — 北东向、近东西和北西向断层为主，大型节理及节理密集带较为发育的构造骨架。 区域不但火山岩分布广泛 ，而且侵入岩十分发育，构造体系主要为新华夏系构造、东西向构造和南北向构造等三种，其中新华夏构造为主体构造。 拟建工程区未发现对工程安全有明显影响的活动性断裂、区域地质构造通过。 根据 建筑抗震设计规范 （ GB500112020）附录 A有关规定：宁德市抗震设防烈度为 6度。 际下村防洪堤工程所在区域的主要地层从上到下分别存在耕植土、冲积洪积层、残积层及基岩。 耕植土：灰色，厚度 ~，粉粒、中砂等，含湿、软可塑。 冲积洪积层：厚度 ~，褐黄色，中细砂中夹有砾、卵石，并含有不均匀泥质。 残积层：呈灰黄、灰白色，原岩矿物排列可辩，但内在结构已破坏，表层较软、饱和、可塑，深处土质较硬。 基岩：主要为熔凝灰岩，呈灰白色，质地致密，石质坚硬。 17 . 工程地质评价 际下村防洪堤工程涉及仅 280m 左右的河段，项目区范围较小，工程地质条件基本相同，基础大部分为砂卵石层夹少量中粗砂及砂质粘土，局部为中细砂层夹少量卵砾石和砂质粘土，其地基承载力能满足防洪堤砌 筑要求。 施工中如出现地质情况变化，应及时通知设计单位做调整。 . 天然建筑材料 根据调查及现场了解，场地附近条石、块石、碎石及砂料缺乏，需从 5km外料场购买。 堤后回填砂性土、砂卵石可以满足工程建设需要。 18 4. 工程任务和规模 . 设计规范 《防洪标准》 (GB5020194)； 《水利水电工程等级划分及洪水标准》（ SL2522020）； 《堤防工程设计规范》 (GB 502862020)； 《水利水电工程设计洪水计算规范》（ SL44－ 93）； 《水工建筑物荷载设计规范》 (DL50571997)； 《建筑地基基础设计规范》 (GB500072020)； 《水工混凝土结构设计规范》 (SL1912020)； 《水工建筑物抗震设计规范》 (SL20397)； 《水利水电工程设计工程量计算规范》 (SL3282020)； 《水利水电工程初步设计报告编制规程》（ DL5021－ 93）； . 项目建设的必要性 大甲镇靠近宁德蕉城区，际下村位于大甲镇东部，工业集中区下游，距镇政府所在地 2公里。 全村户籍人口 605 人，总户数 187 户，面积 4380亩，其中耕地 780 亩，园地 500亩，林地 3100亩。 际下村内河道由北向南穿村而过，河道坡降小，宽度小，且受工业区建设下泄泥砂的影响，一旦遇到暴雨或台风等极端天气，村上游大片农田被冲毁，河床堆积，常常形成洪涝灾害，严重影响村民的正常生产和生活。 为此，村民迫切要求上级领导以及主管部门及时地给予整治。 工程实施后村内低洼地带将有 7 幢房子（一幢砖混结构、一幢砖木结构、 5幢土木结构）、 41 人直接受益，解除房屋因大雨冲毁而倒塌，人员被冲危险，并可新增加 50 亩农田的灌溉。 综上所述，际下村防洪堤工程的实施尤为迫切。 19 . 设计范围、标准 . 设计范围 本次河 道防洪堤工程实施的范围为古田县大甲际下防洪堤桩号0+000～ 0+281，河长 281m，堤长 517m（其中左岸 281m，右岸 236m）。 . 设计标准 该防洪堤工程建设地点位于大甲镇工业园区延伸段，根据《防洪标准》（ GB5020194）和《堤防工程设计规范》（ GB5002862020）规定，防护区人口小于 20 万人，防护区耕地面积小于 30 万亩，工程等级为Ⅴ级，防洪标准为 10～ 20 年一遇，根据《古田县里洋溪、斌溪 (古田境内 )流域综合规划报告》大甲一般村落的防洪标准为 10 年一遇。 故本初设的标准采用 10 年一遇。 本工 程等级为Ⅴ等工程，主要建筑物级别为 5级。 本工程位于古田县，抗震设防烈度为 6 度第一组，设计基本加速度值为 ，建筑场地类别为 II 类，设计特征周期 ，根据《堤防工程设计规范》 (GB502862020)的有关规定，本工程建设不进行抗震设计。 . 河道与堤防 . 河道岸线拟定 根据本工程河道分布现状，通过水面线分析计算进行确定合理的河宽与岸线，并遵循以下原则： （ 1） 根据河流的水文、地质、地形条件以及现有河岸的稳定情况，选取河槽宽度和平面形态既能满足行洪要求，符合河床演变规律， 又能节省工程投资的最佳岸线。 20 （ 2） 选取的岸线应顺从河岸，力求平顺，与河势流向相适应，使护岸走向尽量符合洪水主流向，以减少冲刷和淤积。 （ 3） 在满足设计洪水要求以及结构安全的前提下，岸线尽量利用已建驳岸和已有岸线，减少工程拆迁量，以节省工程投资。 （ 4） 根据岸线现状，结合村镇总体规划，尽可能减少房屋拆迁、人口搬迁及土地的占用，达到投资省、效益快的目的。 . 河道宽度拟定 本次河道整治河段走向沿着现有河道走向，上半部分偏窄段需进行拓宽处理。 原有防洪堤河宽较窄，最窄处仅 ，根据历年洪水情况调查并综合考虑现场实际状况后，本次设计 确定防洪堤工程河宽为 8～ 12m。 . 河道中心线确定 本河道设计中心线基本按照原有河道保持不变，只对部分不规则的河岸进行改弯取值。 . 河岸断面型式 堤型的选择需要考虑造价、地质条件、施工等综合因素，确定即安全又经济的断面型式。 根据现有河道现场的地形、地质条件，分别选取不同的挡墙断面型式进行经济、技术比较。 初步选定本次设计方案采用重力式挡墙。 . 水面线推算 . 基本资料 拟建防洪堤工程河道横断面设计图、下游控制断面以上河道纵断面图及水尾坝控制断面等资料。 21 . 程序计算原理 本次水面线的推算采用的程序，主要是根据能量平衡原理， 利用伯努利能量方程式进行推算，即∑上断面能量 =∑下断面能量 +∑上下断面间能量损失，计算过程中需要：⑴各控制横断面的数据；⑵上下断面之间的距离；⑶河段内主槽和滩地糙率；⑷河段内收缩扩张系数；⑸河段设计流量；⑹下游控制断面设计水位。 河道水面线推算方程式： 221 1 1 2 2 2/ 2 / 2 rjZ a V g Z a V g H H       (1) 式中： a a2为断面流速的不均匀系数； Δ Hf为河段沿程阻力水头损失（ m）； Δ Hj为河段局部水头损失（ m）； V V2分别为上断面、下断面的平均流速（ m/s）； Z Z2分别为上断面、下断面的水位（ m）； Δ Hf、Δ Hj分别按下式计算： Δ Hf=Δ L*V2/C2R=Δ L*Q2/C2A2R (2) Δ Hj=ζ（ a22 V22 /2g – a12 V12/2g） (3) 式中： Q —— 为计算河段流量（ m3/s）； C —— 为两断面谢才系数平均值； R —— 为两断面水力半径平均值； Δ L —— 为两断面河段长度（ m）； A —— 为两断面过水面积平均值； V —— 为两断面流速平均流速（ m/s）； ζ —— 为局部水头损失系数； g —— 为重力加速度（ ）； 22 . 水面线推算 （ 1）河道断面资料 本工程的河道水面线推算断面布设见附图，规划设计河长度 281m，每 50m布置一个断面。 （ 2） 起始断面与起算水位 拟建防洪堤工程 0+281处有一灌溉拦水坝（水尾坝），可作为水面线计算的起始控制断面，这样可按堰流计算出堰前水深，水尾坝为浆砌石重力坝 ，坝高 ，坝面宽 ，堰顶高程 ，溢洪宽度为 15m。 堰流判别：δ /H=， ＜δ /H＜ ，属折线型实用堰。 根据华东水利学院主编的《水工设计手册》，折线型实用堰下泄流量公式为： Q= m b g2。 m— 流量系数，当入口边缘为直角折线型实用堰时， m= (+ H/δ ) =。 经计算， P=10%时控制断面设计水面线的水位为。 （ 3）河道糙率的选定 拟建防洪堤工程 河道断面设计方案采用两岸为浆砌条石护岸，河道中有零星孤石，河床为天然河床；根据《水力学》第三版中糙率的规定，结合现场实际情况，拟建防洪堤工程段河流糙率取。 （ 4） 河道坡率的选定 河道坡率的选定主要受地形、河势、工程量、施工难度、移民占地和投资等方面的控制。 拟建防洪堤河道较窄，且河道本身的比降不是很大，为了减少开挖与回填量，选定坡率为 ‰～ ‰。 在 0+281 段有一灌溉拦水坝（目前已部分拆除），由于下游农田灌溉需要，该拦水坝必须修复。 23 （ 5）设计水面线成果及比较分析 根据拟定的设计方案以及相关参 数进行水面线计算，计算成果见下表 41。 水面线计算成果表 表 4— 1 桩号 河床底高程 （ m) 设计水面线（ m） 河床糙率 湿 周 水力半径 谢才系数 断面水深 平均流速 备注 n X R C h(m) V(m/s) 0+000 拱桥处 0+050 0+100 0+150 河底计算高程 0+200 0+281 . 堤顶高程计算 防洪堤工程设 计堤顶高程为设计洪水位加上堤顶超高。 堤顶超高计算采用《堤防工程设计规范》（ GB502862020），计算公式如下： Y＝ R＋ e＋ A 式中： Y堤顶超高 (m)； R设计波浪爬高 (m)； e设计风壅增水高度 (m)； A安全加高 (m)，采用允许越浪的情况的安全超高。 （ 1）风浪要素 24 （ 2）风壅水面高度公式 （ 3） 波浪爬高计算 式中： H —— 平均波高（ m）； V—— 计 算风速（ m/s）； F—— 风区长度（ m）； d—— 水域平均水深（ m）； g—— 重力加速度（ ）； Tm—— 平均波周期（ s）； Lm—— 堤前波浪的波长（ m）； Rp—— 累计频率为 p的波浪爬高（ m）； KΔ —— 斜坡糙率及渗透系数； KV—— 经验系数； KP—— 爬高累计频率换算系数； RO—— 无风情况下，光滑不透水护面（ KΔ =1）、 H =1m时的爬高值。 表 4— 2 堤顶超高计算表 水深 平均波高 平均波周期。