某市河道整治项目设计方案

.专业.专注.XX市河道整治项目设计方案1项目基本资料说明1.1概况**市位于**省西北部，北依太行山，与山西省晋城市毗邻；南临黄河，与古都**市隔河相望；西踞王屋，与山西省运城市接壤；东临华北平原，与焦作市相连，自古有“豫西北门户”之称。在区位上是沟通晋豫两省、连接华北平原和中西部地区的枢纽。在全国经济布局中具有东引西进、南下北上的有利条件，有着十分重要的战略地位和良好的区位优势。**市**河穿越**市，黄河路—湨河入口段由于目前无河道整治工程，洪、枯水流路变化较大，主流顶冲点交替变化，造成沿河两岸毁田、塌园、毁地、塌房现象时有发生，给沿河两岸村庄公路带来很大的危害。并且由于**河沿岸尚未进行系统的截污治理，工业废水和生活污水随意排放入河，加之向河道内倾倒垃圾，致使河内杂草丛生，泥沙淤积，垃圾遍地，污染严重，生态环境状况恶劣。因此，考虑**市发展需求，对该河段统一规划，统一治理，兼顾左右岸、突出重点，因地制宜，充分挖掘当地的旅游资源，采用工程措施与生物措施相结合进行综合治理，规顺河槽，提高行洪能力，以达到防洪及保护两岸安全之目的。1.2工程任务从河道防洪、沿河两岸工农业发展对河道治理的要求考虑，本次**河河道整治从黄河路桥至湨河入口，全段长度1950米，主要任务如下：(1)强化河道弯曲边界，规顺洪水河槽，使其逐步稳定，有利于洪水的通畅渲泄，防御洪水泛滥，减少主流摆动范围，改善现有不利的河势。(2)通过河道整治，稳定岸线，加强堤岸，在水流顶冲下，避免及减轻河岸崩塌，保护沿河两岸耕地、公路及建筑物。1.3工程设计依据1.4工程地质1.4.1地形地貌.专业.专注.项目区地貌为豫西北山地，地形比较复杂，整治段位于**市区，四周有较多建筑物，交通便利。1.4.2地基土层本区土质主要由人工素填土、第四纪全新世冲积的粉质粘土、粉土及晚更新世粘性土、砂土等组成，成层状分布，其中粉土和粉质粘土在地表分布普遍。1.4.3地下水地下水由潜水及承压水组成，含水层岩性主要为粘性土，渗透系数及水量均不大，两岸地下水埋深5.7~6.6米，地下水位高于地表水位，地下水与地表水的关系为地表水排泄地下水。另根据相邻场地地下水质分析，水质类型为HCO3-Ca-Mg型，地下水对钢筋混凝土无腐蚀性。1.4.4不良地质作用与不良地质现象本次勘察在地表和勘察孔中内未发现影响场地稳定性的岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降和活动断裂等不良地质作用，也未发现古河道、暗浜、孤石、防空洞等影响地基稳定性的埋藏物。1.5气象及水文资料**位于**省西北部，地理位置为北纬34°52′，东经112°57′，属暖温带大陆性季风型气候，其特征是：气候温和，四季分明，春季温暖多风，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季干冷少雪。全年平均气温为14.3℃，1月最低，7月最高，极端最低气温-19.9℃，极端最高气温43.6℃。有效积温4633~4974℃，无霜期210天，年均日照时数2484小时。年均降水量552.4毫米，具有年际变化大、季节分配不均等特征，全年80%的降水量集中在夏秋两季的7~9月份。现状条件下上游河道（K1+550~K1+900）五十年一遇洪峰流量为104m3/s，百年一遇洪峰流量为129m3/s，下游河道（K0+000~K1+550）五十年一遇洪峰流量为141m3/s，百年一遇洪峰流量为175m3/s。.专业.专注.2整治方案2.1项目区现状**市**河穿越**市，目前，**河基本处于自然摆动状态，因河床抗冲能力较强，河道变形以横向展宽为主，造成河道弯曲加剧，形成较多典型的蜿蜒型河段，弯距较小，摆幅较大。由于目前河道整治工程较少，洪、枯水流路变化较大，主流顶冲点交替变化，造成沿河两岸毁田、塌园、毁地、塌房现象时有发生，给沿河两岸村庄公路带来很大的危害。黄河路—湨河入口段由于目前无河道整治工程。并且由于**河沿岸尚未进行系统的截污治理，工业废水和生活污水随意排放入河，加之向河道内倾倒垃圾，致使河内杂草丛生，泥沙淤积，垃圾遍地，污染严重，生态环境状况恶劣。2.2整治目标结合本河道的实际情况，从河道防洪、沿河两岸工农业发展对河道治理的要求考虑，河道整治应达到的目标为：(1)逐步强化河湾边界，规顺洪水河槽，使其逐步稳定，有利于洪水的通畅渲泄，防御洪水泛滥，减少主流摆动范围，改善现有不利的河势，以达到有利于防洪保安之目的。(2)通过河道整治，逐步稳定洪水流路，控制河势，稳定岸线，采用边坡衬砌结合植草种树等生物措施，避免及减轻河岸崩塌，保护沿河两岸耕地及公路免遭大水淘冲之目的。2.3整治设计方案选定（1）断面形式选择河道整治横断面常采用矩形、梯形或复式断面。复式断面适用于河滩开阔的河道。枯水期流量小，水流归槽。洪水期流量大，允许洪水漫滩，过水断面大，洪水位低，不需要修建高大的防洪堤；枯水期可充分开发河滩的功能。**河属于小型泄洪排污河道，流量较小，不宜采用复式断面。梯形断面占地较小，结构简单实用，是中小河道常用的断面形式。河道两岸保护范围用地，设置保护带，发展果树、花木等经济林带或绿化植树，防止岸边边坡耕作，便于河道管理，确保堤防安全。矩形断面占地宽度最小，但两岸挡水墙投资及施工难度相对较大，本次设计中在全程采用矩形断面，主要是考虑到该段河岸有较多建筑物及企业用地，采用矩形断面不仅可以最大程度减少占地面积，降低拆迁成本，而且有利于河道整治后该河段.专业.专注.穿越河道道路的铺设。(3)边坡衬砌方案河道坡降陡流速大，河床粉质土壤，耐冲力差，为减小河床变形，强化岸坡，顺畅宣泄洪水，矩形断面段两岸采用浆砌石挡土墙。.专业.专注.3河道整治工程设计3.1工程等别及建筑物级别根据《防洪标准》（GB50201-1994）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）的有关规定，确定****河河道整治工程等别为Ⅴ等，工程规模为小（2）型，新建堤防为2级堤防，永久性主要建筑物、次要建筑物和临时性建筑物为五级。3.2设计基本资料3.2.1设计流量和水位河道断面按照50年一遇水位设计，100年一遇水位校核。上游河道（K1+550~K1+900）50年一遇洪峰流量为104m3/s，100一遇洪峰流量为129m3/s，下游河道（K0+000~K1+550）50年一遇洪峰流量为141m3/s，100一遇洪峰流量为175m3/s。河道设计控制点水位：治理段河道出口（湨河入口，桩号0+000）设计水位150.37m。3.2.2河段糙率经分析论证，确定本河段糙率采用值为0.027。3.2.3河道纵比降河道比降一般要求与沿线所经地面坡降相一致，避免大挖、大填方出现，同时也应与河道当前形态相协调，因势利导，主动控制流速，尽量减少沿河的侵蚀变形。治理河段的比降确定，还应考虑与上下游河道的衔接，经分析论证，确定本河段河床纵比降为4/1000。并在下游处与湨河河道进行衔接。3.3工程设计3.3.1河道横断面设计根据推算的设计洪水资料，过水能力计算采用明渠均匀流公式：iACQR(3-1)式中：Q—渠道设计流量（m3/s）；A—渠道过水断面面积（m2）；R—水力半径（m），AXR，X为湿周；.专业.专注.i—渠道纵比降；C—谢才系数，61n1CR，n为渠道糙率。3.3.1.1主河道矩形断面水力试算根据主河道实际情况，拟设断面子槽底宽20.0m，糙率取0.027。50年一遇水位试算，初设水深h设=2.00m：A=B×h设=20.0×2.00=40.00m2X=B+2h设=20.0+2×2.00=24.00mR=A∕X=40.00/24.00=1.666711166211C=R=1.667=40.3284m/n0.027siACQR40.0040.32841.66670.004=131.71m3/sQ=131.71m3/sQ50。50年一遇水位试算，初设水深2.30m：A=B×h设=20.0×2.09=41.80m2X=B+2h设=20.0+2×2.09=24.18mR=A∕X=41.80/24.18=1.728711166211C=R=1.7287=40.5748m/n0.027siACQR41.8040.57481.17280.004=141.03m/s3/141.03/41.803.4689/VQAms满足Q=141.03m3/s≈Q下游50，V亦满足不冲不淤流速校核(V不淤=1.5m/s，V不冲=4.0m/s)。根据以上断面试算过程，河道横断面设计成果见下表3-1。表3-1矩形水利断面计算.专业.专注.水利要素年限底宽/m水深/m50年/(m³/s)100年/(m³/s)河道上游104201.72129201.97河道下游141202.09175202.41注：上游河道（K1+550~K1+900），下游河道（K0+000~K1+550）。详细计算表格见附录1。3.3.1.2不冲不於校核不冲不於校核采用设计流量计算V=Q设/A(3-2)A=B×h设式中：V——设计流量时的流速（m/s）；A——设计流量时的过水面积（m2）；B——底宽（m）；分别代入各设计段设计水位、流量、底宽计算流速；上游：V上=Q设/(B×h设)=104/(20.00×1.72)=3.023m/s下游：V下=Q设/(B×h设)=141/(20.00×2.09)=3.373m/s表3-2浆砌石不冲流速砌石浆砌石单层/(m³/s)2.5—4双层/(m³/s)3.5—5浆砌石料/(m³/s)4—6注：表格中的不冲流速对应R=1m时的不冲流速当R≠1时对应流速须乘以R，对应取1/2—1/5。本次设计取1/4,对应的不冲流速如下表3-3。表3-3浆砌石不冲流速调整.专业.专注.R=1.0R=1.4676/mR=1.7287/m系数流速/(m³/s)系数流速/(m³/s)系数流速/(m³/s)1.02.51.12.751.152.8744.44.5955.55.7366.66.88在施工中采用浆砌石，V不冲取4m/s。所以对应流速比较1.5m/sV上=3.023m/s4.4m/s；1.5m/sV下=3.373m/s4.59m/s；V亦满足不冲不淤流速校核(V不淤=1.5m/s)。3.3.2.3水面线推求河道水位的变化直接影响防洪工程的规模，因此在河道整治工程中水面线的推算尤为重要，设计水面线是防洪工程建设的基本依据，设计洪水位用于确定工程顶部高程。采用《水工设计手册》推荐的河道水面线推算公式，即伯努里方程：w22h2gv2gv下下上上ZZ(3-2)式中：上Z、上v——上游断面的水位（m）、流速（m/s）；下Z、下v——下游断面的水位（m）、流速（m/s）；wh——两断面间水头损失（m），jywhhh；yh——沿程水头损失（m），LJyh；J——沿程摩阻坡度，iJ，i为河道纵比降；L——两断面流距（m）；jh——局部水头损失（m），ghj2v2，为局部水头损失系数。本河道水面线主要考虑沿程水头损失。本设计中河道无挡水建筑，故局部水头损失取jh=0m；.专业.专注.取上游K1+500和K1+600断面计算，以K1+500断面所处水平面为参照面。其中Z下=2.09m，上v=3.023m/s，下v=3.373m/s,i=0.004，L=100m,g=9.8m³/s,jh=0m。将以上各值带入公式(3-2)可得：223.0233.373V+0.00410002.0929.829.8上故可推得下Z=1.80m。太行北路桥处K1+600断面的水位为154.68+1.80=156.48m。以此类推，河道水面线推求成果见表3-4。表3-4河道水面线高程序号桩号河段长/mi河床高程/m设计水深/m设计流量3m/s设计水位/m1K0+0001000.004148.282.09141150.372K0+100100148.682.09150.773K0+200100149.082.09151.174K03000100149.482.09151.575K0+40