1、平洛镇龙坝村安置区防洪河堤工程设计方案讲义平洛镇龙坝村安置区防洪河堤工程设计方案一、 项目概况平洛镇龙坝村安置区位于位于平洛河右岸，为保护安置区372户1497人的生命财产安全，以及保护农田、电力、通讯和道路等基础设施免受洪水的侵蚀，需修建高4.3米，长720米的防洪河堤。二、平洛河流域概况平洛河流域面积741平方公里。平洛镇龙坝村安置区河堤工程距平洛镇政府5km，河堤全长720m。平洛河流域龙坝村段河谷相对开阔，安置区左侧平洛河平常流量为1 ms，逢降暴雨河水暴涨。逢洪水暴发时，河道右岸群众及良田受到极大威胁，严重影响着安置区人民生命和财产安全，同时也制约着经济的发展，成为心腹之患，为此安置
2、区建设必须先建该堤防工程，彻底根治水患。三、地形地貌、气象水文与自然地理概况根据康县气象站资料表明，工程区夏季炎热，冬季略寒。多年平均气温13，最热月平均气温255，最冷月平均气温512C，极端最高气温39(1950年7月14日)，极端最低气温71C(1975年12月15日)，多年平均降水量485Omm，多年平均蒸发量18588mm，年日照时数1957h，多年平均风速15ms，最大风速240ms，无霜期230d，最大冻土深度6cm。四、设计洪峰流量龙坝村河堤工程属小(2)型V等工程，其洪水设防重现期10年。根据平洛水文站及周边水文站观测资料推算，平洛河20年一遇洪水洪峰流量为2600 ms，1
3、0年一遇洪水洪峰流量为2080 ms，5年一遇洪水洪峰流量为1590 ms，2年一遇洪水洪峰流量为360 ms。五、工程地质51工程区域内地质工程区内为千枚岩、炭质千枚岩、中厚层灰岩、白云质灰岩、泥灰岩等。其中白云质灰岩、泥灰岩等广泛分布于安置区。52地质岩性该工程位于索罗村安置区右岸，根据工程堤线踏勘，该河堤附近范围内河岸及河谷基底，岩性为三迭系（Tb-5）灰色板岩加粉砂岩、灰色砂岩组成，由于岩层软硬不均，以及构造的影响，造成岩槛，河流下侵不均。其余河床及漫滩表层为冲洪积沙砾卵石层加块石、砾砂、砾土透镜体，滩地及阶地表层为洪基砂石土、砾石土及人工填筑碎石土，为砾卵石，河漫滩砂砾石厚3-4米，
4、漫滩局部地段上覆粉细砂、砂壤土，厚0.2-0.5米，漫滩一般高于河床0.3-1.0米。5.3建筑材料建筑材料主要用料：砾石料、砂料、水泥及筑堤填土。砂料可就近采取嘉陵江砂石土。石料在工程区附近沟道采取。水泥按国家标准可在当地水泥厂购买。以上建筑材料储量、质量均可满足该工程需要。六、 防洪标准确定61工程等级及建筑物级别根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL2522000)，本工程属V等小(2)型规模，主次要建筑物均按五级设计。62防洪标准根据防洪标准(GB5020194)201规定该工程防护区人少于20万人，防洪等级为级，防洪标准按十年一遇设计，不作校核。工程区地震基本烈度为度。本工程抗震按
5、度设计。63安全超高根据堤防工程设计规范(GB5028698)221规定，该工程为V等小(2)型，五级建筑物，设计不允许越浪，确定安全超高为08米。七、工程布置及工程设计71工程布置根据现场原沟道形状，本次只在原地坎走向上修建河堤200m。工程布置原则为：(1)堤线布置与该地区的发展规划相结合，相互协调一致，避免工程重复建设。(2)堤线与河势流向相适应，并与洪水的主流线大致相平行。河段两岸堤防间距大致相等，堤距大于稳定河宽要求。(3)堤线力求平顺，各堤段平缓连接，尽可能利用现有堤防和有利地形。(4)堤身断面形式的选择要因地制宜，根据堤线两侧地形、地貌及建筑分布情况，选择合适的断面形式。72工程
6、设计721稳定河宽确定（一）堤线走向堤线布置在立马河右岸，在留有足够的河床宽度的基础上，以保护安置区居民生命财产安全，确定河堤堤线。该工程河道总长200m，基本保持了原河道走势，起点位于安置区东北角，末端位于安置区活动场地，该河段较为顺直，堤线基本顺河布置。（二）稳定河宽确定1.稳定河宽计算AQ0.5（1）采用阿尔图宁公式 B=J0.2式中B 稳定河宽 ； Q 造床流量，采用QP=50%， Q1=1.4m3/s；J 河道比降，为33；A稳定河宽系数,一般为1.01.7,取1.7；经计算，B1=3.98m。Qn5/3（2）采用水流阻力公式B=6/11J1/2B 稳定河宽；Q 造床流量，采用QP=
7、50%，分别为Q1=1.4m3/s, J 河道比降，为33；n河床糙率，取0.045；河相系数，对于蜿蜒性河段一般为24，游荡性河段一般为2040，过渡性河段一般为812。本河段为过渡性河段，因此取8；经计算，B1=3.72m。 2.稳定河宽的确定根据阿尔图宁公式计算上游段河道稳定河宽为3.98m，根据水流阻力公式计算上游段河道稳定河宽为3.72m。经调查工程区河段现状稳定河宽上游一般为34m，故确定稳定河宽为4.0m，算结果见表5-1。稳定河宽计算成果表 表5-1河道名称造床流量Q河床比降J河相系数河床糙率n阿尔图宁公式水流阻力公式现状河宽设计采用值立马河1.43380.0453.983.7
8、23-44.0 722水面曲线根据十年一遇设计洪水为5.64m3/s，稳定河宽为4.0m，河道水流为恒定非均匀流，因此采用伯努力方程式计算河道水面曲线。公式如下：2V20.5 1V10.5Z2+=Z1+hf+hj 式中：Z1和Z2 分别为下断和上断面的水头；2V20.5和1V10.5 分别为下断和上断面的行进水头；hf和hj 分别为上下断面之间的沿程水头损失和局部水头损失。各断面河床设计洪水水面线经计算后，结果见下表5-2。河堤水面曲线计算表 表5-2桩 号设计洪 水水位 E(m)深泓 线高程 (m)设计流量Q(s/m3)过水面积 W(m2)水力半径 R(m)平均水深h(m)平均流速 V(m/
9、s)湿周 X(m)谢才 系数 C比降 i糙率 n最大 水深 (m)0+000991.30989.595.641.370.221.314.136.09617.320.0330.0451.710+050989.71988.145.641.390.231.224.055.95217.440.0330.0451.570+100988.15986.625.641.370.231.24.115.9217.420.0330.0451.530+150986.75984.945.641.400.231.374.046.19217.340.0330.0451.810+200984.94983.095.641.43
10、0.231.433.946.28817.360.0330.0451.85 723冲刷深度冲刷深度的计算主要考虑两种情况，即一般冲刷和局部冲刷。结合本工程情况，由于该工程堤线基本平顺，冲刷情况只考虑一般冲刷，不计局部冲刷，采用堤防工设计规范P66D一221公式按平顺河堤进行冲刷深度计算。水流平行岸坡产生的冲刷可按下式进行计算：VCPHB=hp + ()n -1 hpVH式中 HB 为局部冲刷深度（m），从水面算起；hp 冲刷处的水深(m)，以近似设计水位处的最大水深代替；n 系数、与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n=1/4；VH 河床面上允许的不冲流速(m/s)，根据地质级配选样计算各河段V
11、H =1.25s；VCP建堤后计算水位时河槽平均流速 (m/s)；将各控制断面的流速及最大水深代入上式计算结果见表5-3。河堤冲刷深度计算表 表5-3桩 号冲刷处最大水深 hp(m)平均流速 Vcp m/s允许流速 V允（m/s)冲刷深度 HB(m)0+0001.714.131.252.310+0501.574.051.252.110+1001.534.111.252.060+1501.814.041.252.430+2001.853.941.252.47 7.2.4基础埋置深度确定基础深度应由冲刷深度加安全裕度决定，最后确定见表54。7.2.5顶高程确定(1)堤顶高程确定采用公式: Z顶=Z
12、水面+Y式中: Z顶 堤顶高程(m)；Z水面 设计水面高程(m)； Y 堤顶超高(m) ；(2)波浪爬高计算采用堤防工程设计规范公式: Rp= KKvKpR0H 式中: Rp 累积频率为p的风浪爬高(m)；R0 无风情况下的爬高值(m)，R0=1.35；K 斜坡的糙率及渗透性系数，根据规范中表C.3.1-1,浆砌石板护面K=0.8；Kv 经验系数,根据规范中表C.3.1-2, Kv=1.16；Kp 爬高累计频率换算系数根据规范表C.3.1-3, Kp=2.07；m 斜坡率m=0.30；H 堤前波浪的平均高度H=0.11 (m)；分别取段计算，得Rp=0.28m，确定Rp=0.30m。 (3)风
13、壅水面高度计算采用堤防工程设计规范公式: KV2F e= cos 2gd 式中:e 计算点的风壅水面高度(m)；K 综合摩擦系数，取K=3.610-6；V 设计风速24m/s；F 由计算点逆风向量到对岸的距离(m)60m；d 水域的平均水深(m)1.8m；风向与垂直于堤轴线的法向夹角(度)经计算风壅水面高度0.01m。(4)堤顶超高计算采用公式: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),根据规范表2.2.1，本工程堤防工程等级为级, 安全加高值取0.5m；经计算堤顶超高Y=0.5+0.01+0.3=0.81m。设计取0.8m
14、。因此堤顶高程= Z水面+0.8(m)。计算成果见表5-4。堤顶及基础高程计算表 5-4桩号(m)设计洪水位(m)堤顶高程(m)深泓线高程(m)冲刷深度(m)河宽(m)最大水深(m)基础高程(m)堤身总高(m)0+000991.30992.10989.592.314.01.71987.804.300+050989.71990.51988.142.114.01.57986.214.300+100988.15988.95986.622.064.01.53984.654.300+150986.75987.55984.942.434.01.81983.254.300+200984.94985.7498
15、3.092.474.01.85981.444.30 726堤身断面设计堤型选择按因地制宜、就地取材的原则，根据堤段所处地位置、工程现状、堤基地质、建筑材料、施工条件、工程造价等因素综合比较确定。参照已有工程的成功经验，该堤型选用浆砌石护坡式断面，护堤为路堤结合，基础宽0.86米，深0.60米，上部堤身边坡为1：05，浆砌块石厚平均05米，高4.3米，顶宽0.5m，堤背采用砂砾夯填土扩背。八、工程概算 1、编制依据 依据甘肃省水利厅甘水规发(1992)15号文颁发的甘肃省水利水电工程概(估)算编制办法及费用标准以及甘肃省水利厅、发展和改革委员会，发2002608号文甘肃省以工代赈小(二)型水利工
16、程概(估)算费用构成及计算标准计算本工程各项费用。其它材判价格以现行市场价格为准。石方工程25.99元工日，土方工程24.45元工日，砼浇筑工程27.46元工日。2、概算投资 经计算，本工程总投资为23.9万元。 徽县水阳乡刘沟村安置区防洪河堤工程概算表编号工程（项目）名称单位数量单价（元）其 中概算金额（万元）人工费材料费机械使用费其它费用其它直接费间接费计划利润税金一合计m200.00 23.91砂砾土开挖m31670.816.34 13.74 0.11 0.14 1.39 0.46 0.51 2.732砂土夯填m31544.00 13.83 11.66 0.06 0.12 1.17 0.
17、39 0.43 2.143M10水泥砂浆砌块石 m3620.00 295.44 45.74 199.96 0.22 2.46 29.51 8.34 9.22 18.324C20混凝土压顶m312.00 335.44 44.57 226.50 7.80 0.35 2.79 33.51 9.47 10.46 0.40 5细部构造m3520.00 6.00 0.31 刘沟村安置区防洪河堤工程设计方案一、 项目概况水阳乡刘沟村安置区，位于立马河西岸，为保护安置区25户94人的生命财产安全，以及保护农田、电力、通讯和道路等基础设施免受洪水的侵蚀，需修建高4.3米，长200米的防洪河堤。二、沿川河流域概况
18、立马河河堤工程距水阳乡政府7km，河堤全长200m。河流域刘沟村段河谷相对开阔，安置区右侧河流为季节性河流，逢降暴雨河水暴涨。逢洪水暴发时，沟道左岸群众及良田受到极大威胁，严重影响着安置区人民生命和财产安全，同时也制约着经济的发展，成为心腹之患，为此安置区建设必须先建该堤防工程，彻底根治水患。三、地形地貌、气象水文与自然地理概况根据徽县气象站资料表明，工程区夏季炎热，冬季略寒。多年平均气温12，最热月平均气温245，最冷月平均气温321C，极端最高气温38(1950年7月14日)，极端最低气温81C(1975年12月15日)，多年平均降水量485Omm，多年平均蒸发量17618mm，年日照时数
19、1907h，多年平均风速15ms，最大风速240ms，无霜期210d，最大冻土深度18cm。四、设计洪峰流量刘沟村河堤工程属小(2)型V等工程，其洪水设防重现期10年。本流域属无资料地区，设计洪水采用适宜小流域洪峰流量计算的“铁一院两所法”推理公式计算。由地形图量算得工程区主河道以上流域几何参数：集水面积F=3.7km2，主河槽长度L1=2.8km，主河槽平均坡降i=105。，山坡平均长度L2=O28km，山坡平均坡降I2=12。由甘肃省暴雨洪水图集和甘肃省水文图集有关图表查得流域1小时暴雨时h1=30mm，CV=072(Cs=35Cv，P曲线)，暴雨衰减指数n1=0.65,n2=0.7。由流
20、域下垫面特征，查有关图表，主河槽流速系数A1=0363，坡面流速系数A2=002，暴雨损失参数R=118，rl=O76。根据“铁一院两所法”简化公式计算原理，将上述各参数代入计算得，洪水设防重现期10年的设计洪峰流量Qm=5.64ms，造峰历时to=05h，两年一遇洪峰流量为1.4 ms。五、工程地质51工程区域内地质工程区内为千枚岩、炭质千枚岩、中厚层灰岩、白云质灰岩、泥灰岩等。其中白云质灰岩、泥灰岩等广泛分布于安置区。52地质岩性该工程位于索罗村安置区右岸，根据工程堤线踏勘，该河堤附近范围内河岸及河谷基底，岩性为三迭系（Tb-5）灰色板岩加粉砂岩、灰色砂岩组成，由于岩层软硬不均，以及构造的
21、影响，造成岩槛，河流下侵不均。其余河床及漫滩表层为冲洪积沙砾卵石层加块石、砾砂、砾土透镜体，滩地及阶地表层为洪基砂石土、砾石土及人工填筑碎石土，为砾卵石，河漫滩砂砾石厚3-4米，漫滩局部地段上覆粉细砂、砂壤土，厚0.2-0.5米，漫滩一般高于河床0.3-1.0米。5.3建筑材料建筑材料主要用料：砾石料、砂料、水泥及筑堤填土。砂料可就近采取嘉陵江砂石土。石料在工程区附近沟道采取。水泥按国家标准可在当地水泥厂购买。以上建筑材料储量、质量均可满足该工程需要。六、 防洪标准确定61工程等级及建筑物级别根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL2522000)，本工程属V等小(2)型规模，主次要建筑物均按
22、五级设计。62防洪标准根据防洪标准(GB5020194)201规定该工程防护区人少于20万人，防洪等级为级，防洪标准按十年一遇设计，不作校核。工程区地震基本烈度为度。本工程抗震按度设计。63安全超高根据堤防工程设计规范(GB5028698)221规定，该工程为V等小(2)型，五级建筑物，设计不允许越浪，确定安全超高为08米。七、工程布置及工程设计71工程布置根据现场原沟道形状，本次只在原地坎走向上修建河堤200m。工程布置原则为：(1)堤线布置与该地区的发展规划相结合，相互协调一致，避免工程重复建设。(2)堤线与河势流向相适应，并与洪水的主流线大致相平行。河段两岸堤防间距大致相等，堤距大于稳定
23、河宽要求。(3)堤线力求平顺，各堤段平缓连接，尽可能利用现有堤防和有利地形。(4)堤身断面形式的选择要因地制宜，根据堤线两侧地形、地貌及建筑分布情况，选择合适的断面形式。72工程设计721稳定河宽确定（一）堤线走向堤线布置在立马河右岸，在留有足够的河床宽度的基础上，以保护安置区居民生命财产安全，确定河堤堤线。该工程河道总长200m，基本保持了原河道走势，起点位于安置区东北角，末端位于安置区活动场地，该河段较为顺直，堤线基本顺河布置。（二）稳定河宽确定1.稳定河宽计算AQ0.5（1）采用阿尔图宁公式 B=J0.2式中B 稳定河宽 ； Q 造床流量，采用QP=50%， Q1=1.4m3/s；J 河
24、道比降，为33；A稳定河宽系数,一般为1.01.7,取1.7；经计算，B1=3.98m。Qn5/3（2）采用水流阻力公式B=6/11J1/2B 稳定河宽；Q 造床流量，采用QP=50%，分别为Q1=1.4m3/s, J 河道比降，为33；n河床糙率，取0.045；河相系数，对于蜿蜒性河段一般为24，游荡性河段一般为2040，过渡性河段一般为812。本河段为过渡性河段，因此取8；经计算，B1=3.72m。 2.稳定河宽的确定根据阿尔图宁公式计算上游段河道稳定河宽为3.98m，根据水流阻力公式计算上游段河道稳定河宽为3.72m。经调查工程区河段现状稳定河宽上游一般为34m，故确定稳定河宽为4.0m
25、，算结果见表5-1。稳定河宽计算成果表 表5-1河道名称造床流量Q河床比降J河相系数河床糙率n阿尔图宁公式水流阻力公式现状河宽设计采用值立马河1.43380.0453.983.723-44.0 722水面曲线根据十年一遇设计洪水为5.64m3/s，稳定河宽为4.0m，河道水流为恒定非均匀流，因此采用伯努力方程式计算河道水面曲线。公式如下：2V20.5 1V10.5Z2+=Z1+hf+hj 式中：Z1和Z2 分别为下断和上断面的水头；2V20.5和1V10.5 分别为下断和上断面的行进水头；hf和hj 分别为上下断面之间的沿程水头损失和局部水头损失。各断面河床设计洪水水面线经计算后，结果见下表5
26、-2。河堤水面曲线计算表 表5-2桩 号设计洪 水水位 E(m)深泓 线高程 (m)设计流量Q(s/m3)过水面积 W(m2)水力半径 R(m)平均水深h(m)平均流速 V(m/s)湿周 X(m)谢才 系数 C比降 i糙率 n最大 水深 (m)0+000991.30989.595.641.370.221.314.136.09617.320.0330.0451.710+050989.71988.145.641.390.231.224.055.95217.440.0330.0451.570+100988.15986.625.641.370.231.24.115.9217.420.0330.0451
27、.530+150986.75984.945.641.400.231.374.046.19217.340.0330.0451.810+200984.94983.095.641.430.231.433.946.28817.360.0330.0451.85 723冲刷深度冲刷深度的计算主要考虑两种情况，即一般冲刷和局部冲刷。结合本工程情况，由于该工程堤线基本平顺，冲刷情况只考虑一般冲刷，不计局部冲刷，采用堤防工设计规范P66D一221公式按平顺河堤进行冲刷深度计算。水流平行岸坡产生的冲刷可按下式进行计算：VCPHB=hp + ()n -1 hpVH式中 HB 为局部冲刷深度（m），从水面算起；hp 冲刷处
