【正文】 稻為主產(chǎn)，是唐山市重要的糧食主產(chǎn)區(qū)；經(jīng)濟(jì)作物以蔬菜、大豆、果品為代表。 年徑流 流域多年平均徑流量 1885 萬(wàn) m3。豐水年（ P=25%）年徑流量為2676 萬(wàn) m3，枯水年（ P=75%）年徑流量為 763 萬(wàn) m3，豐水年為枯水年的 倍。 泥沙 依據(jù)《唐山市水文手冊(cè)》，石榴河控制流域土壤侵蝕類(lèi)型為土石山地輕度侵蝕，流域上游為低山丘陵區(qū)，植被覆蓋良好，綜合考慮各方面影響因素， 流域多年平均懸移質(zhì)輸沙模數(shù)確定為 85t/km2。推移 質(zhì)計(jì)算根據(jù)附近水文站的推懸比資料確定為 4%。則石榴河流域多年平均侵蝕模數(shù)為 ，多年平均輸沙量為 萬(wàn) t。 設(shè)計(jì)洪水 本次設(shè)計(jì)洪水計(jì)算采用單因子經(jīng)驗(yàn)公式法和多因子經(jīng)驗(yàn)公式法 2種方法。 ① 單因子公式法洪水計(jì)算 計(jì)算公式： Qmp＝ Cp 式中： Qmp ——— 某一頻率的洪峰流量（ m3/s）； Cp ——— 某一頻率的洪峰模系數(shù)， Cp＝ KppC? ； F ——— 流域面積（ km2）， F=185 km2。 洪峰流量變差系數(shù) Cv 取 ， Cs=。 pC? 由多年平均洪峰流量模系數(shù) pC? 等值線(xiàn)圖查得，石榴河流域pC? ＝ 。 計(jì)算結(jié)果如表 41。 石榴河設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果表 (單因子公式法 ) 表 41 重現(xiàn)期（年） 20 50 100 200 頻率 (%) 5 2 1 Kp 8 Cp 24 Qmp（ m3/s） 252 366 455 548 ② 多因子公式法洪水計(jì)算 計(jì)算公式： JFHCQ pmp ?????? 式中： Qmp ——— 某一頻率的洪峰流量（ m3/s）； F ——— 流域面積 (km2)， F＝ 185 km2； C ——— 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)； C=。 pH24 ——— 某一頻率的年最大 24h 降雨量 (mm)； ? ——— 流域形狀系 數(shù)，2LF??； L ——— 主河道長(zhǎng)度 (km)， L=； J ——— 河流比降 (‰) 。 運(yùn)用多因子公式法計(jì)算得到石榴河設(shè)計(jì)洪水成果，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表42。 石榴河設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果表 (多因子公式法 ) 表 42 重現(xiàn)期（年） 20 50 100 200 頻 率 (%) 5 2 1 pH24 (mm) 195 235 265 294 Qmp（ m3/s） 159 205 240 276 ③ 石榴河設(shè)計(jì)洪水成果 綜合以上兩種計(jì)算成果，石榴河設(shè)計(jì)洪水采用上述兩種方法計(jì)算結(jié)果的平均值，見(jiàn)表 43。 石榴河設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果表 表 43 重現(xiàn)期（年） 20 50 100 200 頻 率 (%) 5 2 1 Qmp（ m3/s） 205 285 348 412 5 工程建設(shè)的必要性和目標(biāo)體系 河道治理工程的必要性 石榴河開(kāi)平區(qū)段由于久未治理，年久失修，現(xiàn)狀的防洪標(biāo)準(zhǔn)已不足 5 年一遇，其 設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)既不適應(yīng)城市安全要求，也不滿(mǎn)足流域規(guī)劃確定的防洪要求。如遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水，開(kāi)平城區(qū)即受到直接威脅， 較大洪水勢(shì)必造成城區(qū)發(fā)生嚴(yán)重水災(zāi)。因此，為保證開(kāi)平區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，確保城區(qū)安全，必須盡快建立城區(qū)的防洪工程體系，把石榴河開(kāi)平區(qū)段治理工程早日付諸實(shí)施，這是非常緊迫和必要的。 主要目標(biāo)體系 石榴河開(kāi)平區(qū)段河道治理工程的目標(biāo)體系是： ① 提高石榴河河道的防洪能力，確保城市防洪安全。 ② 運(yùn)用現(xiàn)代新材料、新工藝、新技術(shù)，使石榴河河道治理工程達(dá)到技術(shù)的先進(jìn)性、布局的合理性和工程設(shè)計(jì)科學(xué)化的目標(biāo)。 ③ 徹底改善石榴河河道及其流域周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。 6 工程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原則 ① 參照有關(guān)法 規(guī)設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合實(shí)際情況，合理確定防洪標(biāo)準(zhǔn)，為工程設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。 ② 按照 “清障疏浚、筑堤護(hù)砌 ”的設(shè)計(jì)方案，分期對(duì)河道進(jìn)行整治，全面提高河道的防洪能力。 ③ 因地制宜，就地取材，在保證工程標(biāo)準(zhǔn)的前提下，盡可能減少投資。 設(shè)計(jì)依據(jù) 依據(jù)的法律、法規(guī) 《中華人民共和國(guó)水法》； 《中華人民共和國(guó)防洪法》； 《中華人民共和國(guó)水土保持法》； 《中華人民共國(guó)環(huán)境保護(hù)法》； 《中華人民共國(guó)城市規(guī)劃法》等國(guó)家法律、法規(guī)。 依據(jù)的規(guī)范 《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（ SL2522020） ； 《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（ GB5020194）； 《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB5028698）； 《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL20397）； 《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（ CJJ5092）； 《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》（ SL4493）； 《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB5028899）； 與本規(guī)劃有關(guān)的其他規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。 依據(jù)的資料 《唐山市水文手冊(cè)》 （ 1997 年 11 月）； 《開(kāi)平區(qū)志》（ 1997 年 12 月）； 《唐山市城市防洪規(guī)劃》（ 1992 年 11 月）。 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 防洪標(biāo)準(zhǔn) 依據(jù)《唐山市城市防洪規(guī)劃》，本次石榴河開(kāi)平區(qū)段的設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)采用 20 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。 工程等級(jí) 按照石榴河開(kāi)平區(qū)段的河道防洪工程性質(zhì)，依據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（ SL2522020），確定石榴河防洪工程為 Ⅳ 等工程。工程主要建筑物為 4 級(jí)建筑物，次要建筑物一般按 5 級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。 抗震標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（ GB183062020），開(kāi)平區(qū)范圍 內(nèi)地震動(dòng)峰加速度為 （相當(dāng)于地震基本烈度 Ⅷ 度 ）。根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL203－ 97）， 堤防工程不進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，建筑物按地震烈度 Ⅷ 度設(shè)防。 工程任務(wù) 本工程以實(shí)現(xiàn)人水和諧為核心理念，以確保開(kāi)平區(qū)城區(qū)安全為出發(fā)點(diǎn)，以完善防洪保安體系為主要目標(biāo)，對(duì)石榴河開(kāi)平區(qū)段實(shí)施全面整治，使河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)由現(xiàn)狀的 5 年一遇提高至 20 年一遇。 本次石榴河開(kāi)平區(qū)段河道治理工程包括 河道疏浚清淤，開(kāi)卡清障，拓寬河槽，修筑堤防，護(hù)砌邊坡等項(xiàng)內(nèi)容。 為適應(yīng) 河道景觀(guān)規(guī)劃要求， 河道迎水坡 擬采用混凝土六菱板 進(jìn)行全斷面護(hù)砌。 工程總體布置 本工程治理范圍為石榴河 婁子莊～王盼莊的區(qū)間河段 ，治理河段總長(zhǎng) 。 本工程 依據(jù)石榴河現(xiàn)狀河道流程，將對(duì)治理河段實(shí)施全面整治。河道斷面形式設(shè)計(jì)為梯形， 迎水坡坡比采用 1： ，背水坡坡比 1：3，堤頂寬 5m。迎水坡面采取全斷面護(hù)砌方案，護(hù)坡材料采用混凝土六菱板。 堤頂根據(jù)需要布置交通道路，堤頂兩側(cè)擬布置綠化帶，具體方案待下一階段進(jìn)行綠化設(shè)計(jì)時(shí)再做詳 述。 河道治理方案設(shè)計(jì) 技術(shù)路線(xiàn) 河道水力計(jì)算 采用明渠均勻流公式進(jìn)行河道斷面的水力計(jì)算。計(jì)算公式如下： 612112)(RnCARmhbhhmbAiKiRCAQ???????????????????? 式中： Q ——設(shè)計(jì)最大過(guò)水流量（ m3/s） A —— 過(guò)水面積（ m2） ? —— 濕周（ m） R —— 水力半徑（ m） C —— 謝才系數(shù) K —— 流量模數(shù)（ m3/s） i —— 渠道底坡 n —— 粗糙系數(shù) 設(shè)計(jì)堤頂高程計(jì)算 堤頂高程按設(shè)計(jì)洪水位加堤頂超高確定。堤頂超高計(jì)算公式如下： AeRY P ??? 式中： Y —— 堤頂超高（ m） PR —— 設(shè)計(jì)波浪爬高（ m） e —— 設(shè)計(jì)風(fēng)壅增水高度（ m） A —— 安全加高（ m），依據(jù)規(guī)范查表確定。 ① 風(fēng) 浪要素計(jì)算 風(fēng)浪要素按下列公式計(jì)算確定： gVVTgtgVVHgTgVVdgthVFgthVdgthH????????? ???????????? ???????????????????????????????? ????????? ????????????????? ????m i n22221 6 80 0 1 式中： H —— 平均波高（ m） T —— 平均波周期（ s） V —— 計(jì)算風(fēng)速（ m/s） F —— 風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度（ m） d —— 水域的平均水深（ m） g —— 重力加速度（ m/s2）， g＝ m/s2 mint —— 風(fēng)浪達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的最小風(fēng)時(shí)（ s） 據(jù)平均波周期 T 和設(shè)計(jì)水深可查表求得波長(zhǎng) L 。 ② 設(shè)計(jì)風(fēng)壅增水高度 e 計(jì)算 風(fēng)壅水面高度在有限風(fēng)區(qū)的情況下，按下式計(jì)算： ?c os2 2 ??? ??? dg FVKe 式中： e —— 計(jì)算點(diǎn)的風(fēng)壅水面高度（ m） Ｋ —— 綜合摩阻 系數(shù)，取Ｋ＝ 106。 V —— 設(shè)計(jì)風(fēng)速，按計(jì)算波浪的風(fēng)速確定。 Ｆ —— 由計(jì)算點(diǎn)逆風(fēng)向量到對(duì)岸的距離（ m） d —— 水域的平均水深（ m） β —— 風(fēng)向與垂直于堤軸線(xiàn)的法線(xiàn)的夾角（度） ③ 波浪爬高 PR 計(jì)算 在風(fēng)的直接作用下，正向來(lái)波在單一斜坡上的波浪爬高可按下列方法確定： ⑴ 當(dāng) m＝ ～ 時(shí)，按下式計(jì)算： LHm KKKR PVP ?? ??? ? 21 式中： PR —— 累積頻率為 P 的波浪爬高（ m） ?K —— 斜坡的糙率及滲透性系數(shù) VK —— 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可根據(jù)風(fēng)速 V（ m/s）、堤前水深 d（ m）、重力加速度 g（ m/s2）組成的無(wú)維量 gdV 查表確定。 PK —— 爬高累積頻率換算系數(shù)，可查表確定。對(duì)于不允許越浪的堤防，爬高累積頻率宜取 2%；對(duì)于允許越浪的堤防，爬高累積頻率宜取 13%。 H —— 堤前波浪的平均波高（ m） m —— 斜坡坡率， ?ctgm? ， ? 為斜坡坡角（度）。 L —— 堤前波浪的波長(zhǎng)（ m） ⑵ 當(dāng) m≤，按下式計(jì)算： HRKKKR PVP ????? ? 0 式中： 0R —— 無(wú)風(fēng)情況下，光滑不透水護(hù)面 (K△ =1)、 H =1m 時(shí)的爬高（ m），可查表確定。 ⑶ 當(dāng) m 時(shí)，可由 m＝ 和 m＝ 的計(jì)算值按內(nèi)插法確定。 河道斷面設(shè)計(jì)原則 河道斷面設(shè)計(jì)以現(xiàn)狀河道為基礎(chǔ)，河道走向仍遵循河道主河勢(shì)。河道底寬、水深、邊坡、縱坡的設(shè)計(jì)原則以盡可能減少工程量、占地和投資為出發(fā)點(diǎn)，并盡可能滿(mǎn)足不沖不淤流速的要求。河道過(guò)水?dāng)嗝鏋樘菪?，按明渠均勻流公式進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)。 河道兩側(cè)按設(shè)計(jì)要求，修筑堤防。堤防設(shè)計(jì)以保證堤防安全為主，同時(shí)考慮與沿河城區(qū)道路的高程銜接，此外還應(yīng)兼顧綠化和景觀(guān)設(shè)計(jì)需要。 河道水 力設(shè)計(jì)指標(biāo)計(jì)算 采用明渠均勻流公式進(jìn)行石榴河河道斷面的過(guò)水能力計(jì)算，河道設(shè)計(jì)指標(biāo)計(jì)算成果見(jiàn)表 61。 石榴河開(kāi)平區(qū)段水力設(shè)計(jì)指標(biāo)計(jì)算成果表 表 61 河段長(zhǎng)度 （ m） 最大洪峰流量 （ m3/s） 邊坡 河底寬度 （ m） 水深 （ m） 縱坡 河底高程 （ m） 18000 205 1： 1/1270 ～ 設(shè)計(jì)堤頂寬度確定及超高計(jì)算 堤頂寬度依據(jù)防汛、管理、交通等要求確定，一般 3 級(jí)以下堤防堤頂寬 3～ 6m，本次堤頂寬度取 。計(jì)算成果如表 62。 石榴河 開(kāi)平區(qū)段設(shè)計(jì)堤頂超高計(jì)算成果表 表 64 單位： m 河段名稱(chēng) 設(shè)計(jì)波浪 爬高 設(shè)計(jì)風(fēng)壅 增水高度 安全 加高 堤頂超高 計(jì)算值 堤頂超高 采用值 石榴河開(kāi)平區(qū)段 據(jù)上述計(jì)算成果，計(jì)算出治理河段各斷面設(shè)計(jì)指標(biāo)，詳見(jiàn)表 65。石榴河橫斷圖、縱斷圖詳見(jiàn)附圖。 河道斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 石榴河開(kāi)平區(qū)段河道設(shè)計(jì)縱坡為 1/1270，斷面形式為梯形，設(shè)計(jì)底 寬 15m，邊坡 1： ，水深 ，堤頂超高 。 為體現(xiàn)景觀(guān)河道設(shè)計(jì)要求以及防止風(fēng)浪作用對(duì)堤防的淘刷，本工程采取全斷面護(hù)砌方案，護(hù)坡材料采用六菱形砼預(yù)制板，預(yù)制板邊長(zhǎng)25cm、厚 15cm。六菱形砼預(yù)制板下設(shè)粒徑 5～ 20mm，