【正文】 2 3 4 Ⅲ 3 4 5 Ⅳ 4 5 5 Ⅴ 5 5 設(shè)計依據(jù) 主要規(guī)程規(guī)范 (1)《防洪標準》（ GB5020194，國家技術(shù)監(jiān)督局、中華人民共和國建設(shè)部）； (2)《水利水 電工程等級劃分及洪水標準》（ SL25220xx，中華人民共和國水利部）； 華北水利水電大學 26 (3)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（ GB5028698，國家技術(shù)監(jiān)督局、中華人民共和國建設(shè)部）； (4)《堤防工程管理設(shè)計規(guī)范》（ SL17196）； (5)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（ JGJ7920xx）； (6)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（ SL/T19196）； (7)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（ GB5000320xx）； (8） 《水利水電工程設(shè)計工程量計算規(guī)定 》 （ SL32820xx）； （ 9） 《水閘設(shè)計規(guī)范》（ SL265—20xx）； （ 10）其它相關(guān)的規(guī)范、規(guī)程、標準及文件。 有關(guān)文件和資料 （ 1） 《中共中央國務(wù)院關(guān)于切實加強農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)進一步促進農(nóng)業(yè)發(fā)展農(nóng)民增收的若干意見》（中發(fā) [20xx]1 號，以下簡稱《意見》）； （ 2）《關(guān)于做好重點地區(qū)中小河流治理規(guī)劃編制工作的通知》（水利部辦公廳辦規(guī)計 [20xx]211 號， 20xx 年 7 月，以下簡稱《通知》）； （ 3）《全國重點地區(qū)中小河流近期治理建設(shè)規(guī)劃工作大綱》（水利部規(guī)劃計劃司、水利水電規(guī)劃設(shè)計總院， 20xx 年 7 月，以下簡稱《大綱》）； （ 4）《河南省重點地區(qū)中小 河流治理規(guī)劃編制提綱》 （ 5）《臨潁縣黃龍渠近期治理建設(shè)規(guī)劃報告》（臨潁縣水利局）； （ 6）臨潁縣水利局提供的河道平面圖及縱、橫斷面測量圖。 （ 7）其它有關(guān)河道管理、規(guī)劃、設(shè)計的資料。 設(shè)計原則 ⑴ 、 貫徹 “全面規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧，標本兼治，綜合治理 ”的原則。根據(jù)黃龍渠洪水特性和洪澇災(zāi)害特點，統(tǒng)籌 考慮 舞陽縣經(jīng)濟發(fā)展，保障人民生命財產(chǎn)安全等各方面的要求，做好河道疏挖治理設(shè)計，并與改善生態(tài)環(huán)境相結(jié)合，完善黃龍渠防洪工程體系。 ⑵ 堅持 “兼顧上下游和左右岸關(guān)系、集中力量、確保重點、技術(shù)可行、效益突出 ”的原則。本次黃龍渠治理工程充分考慮上下游和左右岸關(guān)系，按照輕重緩急要求，集中力量，確保重點，選取技術(shù)可行、防洪效益突出的河段進行治理。 ⑶ 基本維持現(xiàn)狀河道縱坡，將現(xiàn)有攔河建筑物底部高程作為設(shè)計河底控制性高程； ⑷ 目前河道斷面窄小，需進行擴寬加深，盡量 使河道設(shè)計水面線低于兩岸地面，利華北水利水電大學 27 于兩岸澇水自排 。 第 6 章 工程設(shè)計 華北水利水電大學 28 河道工程設(shè)計 河底比降設(shè)計 根據(jù)臨潁縣水利局 20xx 年提供的河道測量成果進行分析，在保證河道行洪安全的情況下，以河道挖方量最小的原則確定河道比降。經(jīng)最終分析研究確定黃龍渠的比降如下： 樁號 4+400～ 6+000 之間河底比降為 ， 樁號 6+000～ 21+600 之間河底比降為， 樁號 21+600～ 31+800 之間河底比降為 。 河道橫斷面 設(shè)計 河道橫斷面設(shè)計是河道治理的重要內(nèi)容，在河道橫斷面設(shè)計時主要考慮滿足河道的防洪除澇要求。 為了確定最佳的河道斷面，本次進行了三種方案的必選： 方案一、梯形斷面。梯形斷面占地較小，結(jié)構(gòu)簡單實用，是中小河道常用的斷面形式。在河道兩岸保護范圍內(nèi)，設(shè)置保護帶，防止岸邊邊坡耕作，便于河道管理，確保堤防安全。 方案二、復(fù)式斷面。復(fù)式斷面適用于河灘較開闊的河道?？菟诹髁啃。髟谥胁壑骱拥?。洪水期流量大，允許洪水漫灘，過水斷面大，洪水位低，不需要修建高大的防洪堤。 方案三、矩形斷面。矩形斷面占地少， 挖方量小，是河道使用較多的形式，但由于矩形斷面需筑擋土墻，因而投資大，施工相對困難，因而在條件允許的情況下盡量不采用。 通過方案對比，結(jié)合黃龍渠的 過流能力 推薦采用方案一。本次設(shè)計黃龍渠采用梯形斷面，樁號 4+400～ 6+000 之間河底寬 ， 樁號 6+000～ 6+200 之 間河底寬度由 漸變至 ； 樁號 6+200～ 21+600 之間河底寬 ， 樁號 21+600～ 21+800 之 間河底寬度由 ； 樁號 21+800～ 28+600之間河底寬 ， 樁號 28+600～ 28+800之間河底 寬度由 ； 樁號 28+800～ 31+800 之間河底寬 。 河道兩岸邊坡均為 1： 。 河道過流能力按明渠均勻流進行計算，公式如下： Q=ACR1/2I1/2 hmhbA )( ?? 華北水利水電大學 29 6/11 RnC? xAR /? 212 mhbx ??? ν=Q/A 式中： Q——流量 (m3/s)； A——斷面面積 (m2)。 C —— 謝才系數(shù) （ m2/s）； R —— 水力半徑 （ m）； χ—— 濕周 （ m）； ν—— 流速 （ m/s）。 n——糙率，根據(jù)《水力學》下冊中相應(yīng)河槽類型及情況查得，選取主河槽糙率 n=； I——水力坡度 ,取 1/3000； b —— 設(shè)計渠底寬度 （ m）； h —— 設(shè)計水深 （ m）； m —— 邊坡系數(shù)； 計算渠道的水深 h 時，采用試 算法，計算步驟如下： 假設(shè)一系列的 h0， 代入 恒定均勻流計算公式可得到一系列的流量 Q， 通常 h0 假設(shè)三個以上，當試算的 Q 與 真實值誤差很小時則為所需要的 h0， 黃龍渠防洪標準為 20年一遇即 Q=， 除澇標準達到 5 年一遇即 Q=,因此需要計算兩個不 同 設(shè) 計 頻 率 的 起 始 設(shè) 計 水 位 。 計 算 成 果 見 表 54 。華北水利水電大學 30 表 54 黃龍渠治理工程水力要素表 河名 控制地點 樁號 除澇斷面設(shè)計 防洪斷面設(shè)計 河線距（ m） n 底寬（ m） 邊坡 河底 比降 流量 Q (m3/s) 流速 V （ m/s） 5 年除 澇水 深 （ m） 流量 Q (m3/s) 流速 V （ m/s） 20 年防洪水 深 （ m） 黃龍渠 老潁河 4+400 1600 4 1： 2 6+0 15600 6 1： 2 21+600 7000 8 1： 2 28+600 3200 10 1： 2 清異河口 31+800 華北水利水電大學 31 河道水面線推求 ⑴ 水面 線計算 河道水面線采用水力學中明渠恒定非均勻漸變流水面線計算法計算，公式如下： jf21112222 hhg2g2 ????VZVZ α＝α 式中： Z Z1—上下游斷面水位； g2g2211222 VV α、α —上、下游斷面的流速水頭； hf、 hj—上、下游斷面的沿程水頭損失，局部水頭損失。 ⑵ 起始水位確定 水面線的推求應(yīng)采用下游某控制河段水位向上推求。本次工程治理選取黃龍渠 治理河段 下游較平坦處 作為水面線推算的起始斷面， 采用實測 斷面，用恒定均勻流公式計算其水位，作為水面線推算的起始水位。計算公式為： 水位 H=Δh+h， 其中 Δh為河底高程。 由于實測斷河底面高程比設(shè)計斷面的高，所以設(shè)計斷面的起始水深應(yīng)該高于實測斷面，這里取 ，所以 可得黃龍渠 5 年一遇 起始 水位 : H=Δh+h=++=。 20 年一遇 起始 水位 : H=Δh+h=++=。 不同控制點水位計算結(jié)果詳見表 55。 堤防工程設(shè)計 由于本次黃龍渠治理范圍內(nèi)上游現(xiàn)狀沒有堤防，但為了 汛期安全，本次設(shè)計堤防 。 堤身土料填筑標準 黃龍渠堤身填筑時，按照經(jīng)濟實用、就地取材、便于施工，并滿足防汛和管理的要求，選用河道開挖土筑堤。在土質(zhì)的選用上應(yīng)優(yōu)先選用亞粘土，粘粒含量為 15～ 30%，華北水利水電大學 32 塑性指數(shù)為 10～ 20， 且不得含植物根莖、磚瓦垃圾等雜質(zhì)。如果所用土料含水率高且粘粒含量過多，則應(yīng)采取相應(yīng)的處理措施。土料填筑標準為壓實度不小于 。 堤防結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（ GB50286—98），本工程為 4 級堤防，設(shè)計堤頂高程為 20 年一遇洪 水 ，堤頂寬 ， 并向外側(cè)傾 斜，坡度為 2%， 堤防內(nèi)側(cè)邊坡為 1： ，外側(cè)邊坡為 1： 。 另外，本次設(shè)計對 堤頂路面 （ 4+400~24+800） 進行整治，堤頂路面采用泥結(jié)石路面 （ 厚 15cm）， 路面寬 。 堤頂高程確定 堤頂超高計算：根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（ GB5028698）， 堤頂超高有三部分組成，即波浪爬高、風壅高度、安全加高三項之和 ， 計算如下： ⑴ 、 風浪要素 風浪要素按下式計算： }])([)(0 0 1 {])([222VgdthVgFthVgdthVgH ? 502913. ??????? 式中： H—平均波高， m； T—平均波周期， s； V —— 設(shè)計風速，取汛期多年平均最大風速的 倍，汛期多年平均最大風速為 ， 則 V= m/s； F—風區(qū)長度， 最長彎道之間長度 500m； d—平均水深， m； L—平均波長， m。 直接按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》附表確定 表 風浪要素參數(shù)表 堤防 F（ m） V（ m/s） d（ m） H（ m） T（ s） L（ m） 華北水利水電大學 33 左右堤 500 ⑵ 波浪爬高 波浪爬高按下式計算 HLm KKKR PVP 21 ? ??? ? 式中 ： RP—累積頻率為 P 的波浪爬高 ， m； KΔ—坡面系數(shù) ； KV—風速系數(shù)； KP—爬高累積頻率換算系數(shù)； m—斜坡坡率。 表 波浪爬高要素參數(shù)表 堤防 H（ m） L（ m） KΔ（ m） KV KP m RP 左右堤 1 2 (3)風雍高度 ?cosgDFkve 2 2? 式中 ： K —— 綜合摩阻系數(shù)，取 106； V —— 設(shè)計風速，取汛期多年平均最大風速的 倍，汛期多年平均最大風速為 ， 則 V= m/s； F —— 吹程，取上口寬； D —— 平均水深； β—— 風向與垂直堤軸線的法線的夾角， β=0； 經(jīng)計算， e=104m,因為 風雍高度 值很小，可以忽略不計 。 (4)超高 堤頂超高按下式計算： y=R+e+A 華北水利水電大學 34 式中： y—堤頂超高 ， m； R—波浪爬高 ， m； e—風雍高度， m； A—安全加高， m。 左、右堤（四級）均取 A=， 見表 58。 表 58 堤防工程頂部安全加高 (m) 防浪條件 堤 防 級 別 1 2 3 4 5 不允許越浪 允許越 浪 經(jīng)計算，左右堤超高為 y=R+e+A=+=。 堤頂高程是設(shè)計水位與堤頂超高兩者之和，計算成果見表 55 表 55 黃龍渠水力要素設(shè)計成果 樁號 設(shè)計河底 5 年除澇水位 20 年除澇水位 堤頂高程 4+400 4+600 4+800 5+0 5+200 5+400 5+600 5+800 6+0 6+200 6+400 6+600 6+800 華北水利水電大學 35 樁號 設(shè)計河底 5 年除澇水位 20 年除澇水位 堤頂高程 7+0 7+200 7+400 7+600 7+8