【正文】 單位：m3/s 頻率P計算方法1﹪2﹪5﹪10﹪洪水調(diào)查　205　　甘肅省暴雨特性研究233208173142推理公式18615810165“鐵一院”公式236192140100經(jīng)驗公式1481218462采用值236192140100經(jīng)以上四種計算結(jié)果比較及洪水調(diào)查驗證，確定采用“鐵一院”公式計算的成果，XX河20年一遇設(shè)計洪峰流量為140m3/s。工程區(qū)內(nèi)河段河身寬淺，斷面變化大，多河心灘，主流位置遷徙無常，河心灘移動頻繁，致使河道外形經(jīng)常改變，屬游蕩性河段。（2）平灘流量法根據(jù)工程區(qū)渭河河槽的實測斷面，采用平攤流量法計算得造床流量為42 m3/s。穩(wěn)定河寬利用阿爾圖寧公式計算：式中：B整治河寬（m）；A穩(wěn)定河寬系數(shù)，；Q造床流量（m3/s），為42 m3/s；J河床比降（‰），取15‰。XX河流域沒有實測泥沙資料。根據(jù)河床組成情況，推移質(zhì)近似按懸移質(zhì)輸沙量的20%計入。XX河自南西向北東方向流經(jīng)工程區(qū)，河床及漫灘寬60～130m，水面寬1～10m，～。Ⅰ級階地在兩岸均較發(fā)育，階面寬30～250m，～3m；Ⅱ級階地在兩岸呈連續(xù)分布，階面寬20～200m,高出河床4～10m；Ⅲ級階地在兩岸零星分布，高出河床15～25m；Ⅳ～Ⅵ級階地零星分布于鍬峪兩岸谷坡地帶，表面多為3～20m厚的馬蘭黃土覆蓋。工程區(qū)內(nèi)地層主要為第四系松散堆積層，上第三系中新統(tǒng)（N1）地層構(gòu)成XX河河谷的基底。（2）第四系（Q）區(qū)內(nèi)第四系地層廣泛分布，而與本工程有關(guān)的地層主要為分布于河床、漫灘及兩岸階地的全新統(tǒng)（Q4）地層，按其成因類型可分為XX河Ⅰ級階地和河床、漫灘沖積洪積物；溝口洪積物；堤基人工填筑及路基人工堆積物。②河床、河漫灘砂礫石層（a1plQ43）：青灰色，結(jié)構(gòu)松散～稍密，礫石成分為變質(zhì)砂巖及少量的炎成巖等，磨圓度較好，多呈次圓狀，砂為中粗砂，含泥量偏高。砂礫卵石層厚6～8m，下伏上第三系棕紅色砂質(zhì)粘土巖夾細砂巖。④人工填筑及堆積物（rQ4）：主要是組成公路路基、堤基的砂礫石、礫質(zhì)土和漿砌石，系修筑公路、河堤時的人工填筑土。工程涉及的弧型構(gòu)造成員是唐家河斷層，走向為310176。工程涉及的“S”型構(gòu)造成員是南大寨背斜，由白堊系組成。左右，其南北兩端皆有向東偏轉(zhuǎn)之趨勢，軸向10km。 水文地質(zhì)條件 工程區(qū)氣候?qū)贉貛Т箨懶詺夂颍瑲夂蚋珊?。工程區(qū)位于XX～河口河谷盆地間，XX河流向為北東向。砂礫石滲透系數(shù)為17～37m/d，屬較強～強透水層。右岸Ⅰ級階地地下水水位略低于河水位，局部地段地下水水位略高于河水位，地下水埋深：～。據(jù)水質(zhì)分析資料：Ⅰ～，為淡水，水化學類型為HCO—Ca2+型、HCO—Ca2+—Na+型，～，～，呈中性水，水質(zhì)較好，對普通混凝土結(jié)構(gòu)不具腐蝕性。盆地基底為上第三系棕紅色砂質(zhì)粘土巖夾細砂巖，為相對隔水層。（1）滑坡區(qū)內(nèi)滑坡主要分布在XX河左右岸谷坡高階地的前緣局部地段，距堤防工程較遠，故滑坡對本工程沒有影響。因此，設(shè)計時只考慮洪水對堤防工程的影響。XX河河道的變遷主要受新構(gòu)造運動、河道邊界等因素的影響。XX河河岸為Ⅰ級階地前緣，屬土質(zhì)岸坡，具二元結(jié)構(gòu)：上部為薄層砂壤土，結(jié)構(gòu)疏松，～；下部為結(jié)構(gòu)稍密的砂礫石層，抗沖刷能力較差，造成河道主水流偏移，是河道變遷的主要原因，河床沖淤規(guī)律受河道形態(tài)和河床質(zhì)的特征所控制。據(jù)工程地質(zhì)顆分試驗資料，～%，～%，～26%，～%，～%；d85 62～，平均69mm；限制粒徑（d60）～30mm，；中值粒徑（d50）～，；d15 ～，；有效粒徑(d10)～，；相對密度 ～，～，～。根據(jù)河床物質(zhì)的粒徑特征及河床的深泓線縱坡坡降，河床穩(wěn)定性指數(shù)f（洛赫琴系數(shù)）采用下式計算：F=d50/J式中：；J河床縱坡坡降，根據(jù)河道深泓線剖面。工程區(qū)凹岸以側(cè)蝕沖刷為主，凸岸以淤積為主，總體河段地殼以下降運動為主，河床以淤積為主。 堤線工程地質(zhì)條件① 河床及漫灘河段：5+155~5+470、5+700~6+200共計2段，總長815m，堤線沿XX河右岸河床及漫灘布置，河床及漫灘均由結(jié)構(gòu)稍密的砂礫石組成，厚度約6～8m，透水性較強，局部漫灘表面覆蓋有厚度小于2m的松散砂土及人工砂礫石，～，地下水水質(zhì)良好，對普通混凝土結(jié)構(gòu)不具腐蝕性。③ 舊河堤（土堤、路基）河段：5+～6+200段，堤線沿XX河右岸舊河堤布置，舊河堤堤頂寬2～4m不等，～，迎水堤面為混凝土，厚度約8～15cm，沖蝕破壞嚴重，堤壩已不穩(wěn)定，須進行拆除重建?！?，地下水水質(zhì)良好，對普通混凝土結(jié)構(gòu)不具腐蝕性。建議：① 清除階地及上部松散砂壤土層、砂礫石層，將堤基置于下部稍密的砂礫石層中，以砂礫石為堤基，變形模量30～40MPa，漿砌石/，護坡基礎(chǔ)須置于洪水沖刷深度以下。③ 施工過程中需采取排水措施，填筑堤身砂礫石時應(yīng)分層碾壓至密實狀態(tài)，對舊堤須進行拆除重建。工程區(qū)XX河河床砂礫石料儲量豐富，運距近，XX河兩岸高階地上防滲土料儲量豐富，采運便利；塊石料儲量豐富，但運距較遠。工程區(qū)下游XX河河口與渭河交匯處有個體采砂廠，可直接購買。堤身填筑料可就近使用堤內(nèi)河床及漫灘砂礫石，砂礫石混合料儲量豐富，大部分需水下開采，粗略估計可用總儲量大于50萬m3。礫、砂儲量遠超過設(shè)計用量，砂礫石料儲量豐富，滿足混凝土粗、細骨料及堤身填筑料的工程需求，開采時應(yīng)將漫灘局部表層覆蓋的砂土剝除，堤身填筑料采用級配良好的天然砂礫石，開采混凝土骨料后的棄料不得用于堤身填筑料，應(yīng)在堤基保護范圍以外開采砂礫石料，不得因采料而影響堤基防滲和堤身穩(wěn)定。塊石巖性為石炭系中—厚層灰黑色灰?guī)r，巖石致密堅硬，儲量豐富，按平均開采厚度30m及40%~50%的開采成品率估算，總儲量大于50萬m3，滿足設(shè)計用量要求。其它試驗指標亦能滿足要求。滿足施工用水要求，但在雨水季節(jié)，河水含泥沙量大，需沉淀后使用。 結(jié)論與建議（1）工程區(qū)所處的構(gòu)造為隴西旋轉(zhuǎn)構(gòu)造體系，新構(gòu)造運動以強烈的間歇性上升為主，地震活動較為頻繁，地震基本烈度為7度。（3）擬建堤防工程堤身采用砂礫石填筑，混凝土或漿砌石護坡，堤頂寬3m。建議：以砂礫石為堤基， MPa；～，可通過加寬堤壩寬度防止堤基產(chǎn)生滲透破壞；護坡基礎(chǔ)須置于洪水沖刷深度以下。（4）右岸舊河堤沖蝕破壞嚴重，堤壩已不穩(wěn)定，建議拆除重建。（6）工程區(qū)砂礫石料儲量豐富，可就地取材，質(zhì)量符合技術(shù)規(guī)范要求，滿足設(shè)計用量要求，但細骨料中含泥量偏大，應(yīng)沖洗后使用。施工用水可采用XX河河水，其水質(zhì)符合施工質(zhì)量要求，但汛期河水泥沙含量大，需凈化處理，可開采地下水用于生活用水。東西長60km，南北寬56km，總土地面積2065km2，最高海拔3941米（露骨山），最低海拔1930米（三合口）。工程區(qū)位于渭河一級支流XX河上，距省城蘭州183km。全縣農(nóng)作物以小麥、洋芋、蠶豆、玉米為主，年種植良種洋芋30萬畝以上，是全省各地乃至周邊省區(qū)的良種洋芋供應(yīng)中心。洋芋、中藥材是全縣最主要的支柱產(chǎn)業(yè)和增加農(nóng)民收入的主要來源。XX縣是絲綢之路南段的必經(jīng)之地，悠久的歷史、燦爛的文化及優(yōu)美的自然風景，構(gòu)成了這里得天獨厚的旅游資源，縣內(nèi)有始建于明洪武年檢的霸陵橋，葬有孤竹國二圣伯夷、叔齊的首陽山，省級森林公園蓮峰山和石門夜月、天井幽谷、太白云海、雙門踩浪、鳥鼠同穴等30多處自然景觀，為旅游避暑之圣地。工程區(qū)沿岸為鍬峪鄉(xiāng)、清源鎮(zhèn)的管轄范圍，共有XX、裕豐、河口3個村5144人和6320畝高效農(nóng)田。，沿岸為鍬峪鄉(xiāng)、清源鎮(zhèn)的管轄范圍，共有XX、裕豐、河口、鍬甲鋪4個村279戶共1389人，耕地面積2366畝。工程區(qū)河道兩岸一直未建完善的防洪設(shè)施，兩岸耕地階坎與河道高程相差較小，每逢暴雨河水漲起，河道兩岸連片農(nóng)田均有不同程度的災(zāi)害損失，洪水災(zāi)害發(fā)生十分頻繁。（1） 工程區(qū)防洪設(shè)施不完善，洪水災(zāi)害嚴重工程區(qū)左岸堤防正在建設(shè)中，為附近村民集資修建，經(jīng)復核計算，堤頂高程不滿足本次設(shè)防要求，且堤防質(zhì)量差，破損嚴重，渭河屬季節(jié)性河流，全年水量主要集中在夏、秋季，每逢降暴雨，河水就會暴漲，洪峰來臨時具有峰高量大，歷時短等特點，對河岸沖刷擺動很突出，致使洪水沖蝕沿線耕地的情況較為嚴重，沿岸耕地界限也在不斷的變化，距河岸較近范圍內(nèi)只能種植低產(chǎn)作物。工程區(qū)內(nèi)由于統(tǒng)一的流域治理規(guī)劃未落實，河道沿岸村民與河爭地的現(xiàn)象較為嚴重，村民在河灘開墾種地，每遇汛期就會被洪水沖毀、淹沒，汛后當?shù)卮迕窭^續(xù)圍墾造田，往往是投勞多，收獲少，與河爭地的現(xiàn)象較為嚴重。 工程建設(shè)的必要性XX河右岸共有村民276戶，人口1389人，耕地2366畝，沿岸耕地土壤肥沃，雨水充足，具有種植農(nóng)作物和藥材等優(yōu)勢，2009年全區(qū)農(nóng)民人均純收入1880元，人均占有糧320公斤，農(nóng)戶主要以小麥、中藥材種植為主，但由于區(qū)內(nèi)洪水災(zāi)害爆發(fā)頻繁，洪災(zāi)造成的經(jīng)濟損失嚴重，臨河100m范圍內(nèi)耕地種多收少，極大地影響當?shù)鼐用癜l(fā)展經(jīng)濟的積極性，且耕地面積在洪水的沖蝕下逐年遞減。因此，修建XX河XX至河口段右岸堤防工程十分必要。左岸已建堤防防洪標準為20年一遇，且根據(jù)XX縣發(fā)展規(guī)劃要求，選定該工程防洪標準為20年一遇洪水，按水文分析計算結(jié)果，其相應(yīng)洪峰流量為140m3/s。工程區(qū)河道為游蕩性河流，主槽在寬闊的河床上自由擺動，遷徙無常，因此，堤距選擇在大于穩(wěn)定河寬的基礎(chǔ)上，充分考慮現(xiàn)有河勢及下游已建堤防工程的銜接。1） 堤線布置原則1　 堤線布置與XX縣城鄉(xiāng)近遠期發(fā)展規(guī)劃相結(jié)合，相互協(xié)調(diào)一致，避免工程重復建設(shè)和改造。保持河段兩岸堤防間距大致相等，堤距應(yīng)大于穩(wěn)定河寬要求。4　 妥善處理好左右岸、上下游的關(guān)系，統(tǒng)一治理。6　 防洪治理規(guī)劃要與恢復和改善生態(tài)環(huán)境相結(jié)合。上起XX村對岸高階地，起點地面高程與堤頂設(shè)計高程齊平，樁號5+~6+200段為附近村民集資修建，需拆除重建，下至河口村國道“316”線大橋，與橋墩防護段相接。，根據(jù)設(shè)計洪水流量，用公式其中Q——流量，m3/s；A——斷面面積，㎡；R——水力半徑，m；J——水力坡度；n——糙率。對實測斷面進行河道水面曲線計算，并對各斷面進行HQ關(guān)系曲線推算，推算出實測斷面在設(shè)計堤防情況下的設(shè)計洪水位，然后以實測斷面為基準斷面，采用能量公式推求上游各斷面的設(shè)計洪水位。（2） 風壅水面高度e式中：e——風壅高度；K——106；V——；F——由計算點逆風矢量到對岸的距離，為80m；d——；β——風向與壩軸線的法線所稱的夾角，β=60176。（3） 安全超高A：按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB5028698)規(guī)定，該段堤防為4級。本次計算，采用《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB5028698)中堤岸沖刷深度計算公式，對工程區(qū)河段均按P=5%設(shè)計洪水，進行沖刷深度計算。經(jīng)計算，水流平行于岸坡產(chǎn)生的沖刷深度結(jié)果見表42。—水流的局部沖刷流速，對無灘地河床，按下式計算。經(jīng)按斜沖計算，其結(jié)果見表42。因XX河屬游蕩性河流，主流遷徙不定，擺動幅度較大，工程區(qū)河段為彎曲形河道，水流沖刷主要以斜沖為主，根據(jù)上面計算，~。工程建設(shè)的主要任務(wù)是：，保護河道右岸居民和沿岸土地不被洪水侵吞。本堤防工程主要防護人口1389人，耕地2366畝，根據(jù)《防洪標準》（GB5020194）規(guī)定，確定工程防護對象等級為Ⅳ等，選定該工程防洪標準為20年一遇洪水，相應(yīng)洪峰流量為140m3/s，按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB5028698）規(guī)定，該堤防工程級別為4級。根據(jù)《防洪標準》（GB5020194)和《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB5028698)的規(guī)定，確定工程防護對象等級為Ⅳ等，選定該工程防洪標準為20年一遇洪水，相應(yīng)洪峰流量為140m3/s，按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB5028698)的規(guī)定，該堤防工程級別為4級?？紤]。根據(jù)擬定的工程堤線布置原則，結(jié)合現(xiàn)狀堤防存在的問題、地形條件及穩(wěn)定河寬的要求等因素，在不影響河勢和滿足堤距要求的情況下，堤線盡量靠岸邊高地布置，以左岸在建堤防為制導線，與左岸以70m控制堤距并平行布置，堤身考慮修建在土質(zhì)好、比較穩(wěn)定的灘岸上，在河道明顯變窄的河段，采取展寬堤距或考慮清楚障礙，使上下游河道堤線平順。本次設(shè)計采用重力式擋土墻防洪形勢。（1） 兩方案斷面形式：方案一：重力式擋土墻形式通過重力式擋土墻結(jié)構(gòu)計算和已建工程經(jīng)驗，臨水面采用直立式，背水面坡比1：。考慮漿砌石護面施工因素及已建換工程的經(jīng)驗。（2） 技術(shù)經(jīng)濟比選經(jīng)對方案一與方案二進行技術(shù)、經(jīng)濟方面綜合分析比較，方案一和方案二均可滿足本工程的要求。所以，本工程推薦方案一。重力式擋土墻采用M10水泥砂漿砌塊石，臨水面采用直立式，背水面坡比1：。孔徑5cm。（1） 排水建筑物設(shè)計右岸樁號0+30+751+061+271+721+772+252+542+772+983+765+145+470、5+787處為排水溝，需修建排水穿堤設(shè)施，排水穿堤建筑物采用Φ100cm預(yù)制砼管，進口端設(shè)沉砂池，采用C15砼澆筑。（2）護欄設(shè)計為防止人、蓄發(fā)生危險，右岸堤頂設(shè)置防護欄，采用購買仿大理石欄桿。式中：——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；——作用于墻體上全部垂直力的總和（KN)；——作用于墻體上全部水平力的總和（KN)；F——底板與堤基之間的摩擦系數(shù)。m）；——傾覆力矩（KN經(jīng)計算，重力式擋土墻抗滑、抗傾穩(wěn)定滿足要求，設(shè)計成果如表52。粘聚力為0。非常情況：多年平均水位時遭遇地震的背水側(cè)堤坡。堤身穩(wěn)定計算成果表 表53工況正常情況非常情況設(shè)計洪水位不穩(wěn)定滲流期多年平均水位遭遇地震安全系數(shù)規(guī)范值[k]各種工況下，安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。洪水回落時間很短，一場洪水一般持續(xù)t為1~2小時，難以形成穩(wěn)定滲流，所以按不穩(wěn)定滲