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1、西漢水流域防洪工程初設(shè)報告5 工程布置及主要建筑物5.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)及級別 西漢水流域禮縣境內(nèi)祁窯水口村段防洪工程，保護(hù)對象為4個行政村11個社5034人，耕地面積1173畝。根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)防洪標(biāo)準(zhǔn)SL2522000及堤防工程設(shè)計規(guī)范GB5028698之規(guī)定，本工程防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇設(shè)計，堤防工程級別為5級。 工程區(qū)堤防地震動峰值加速度為0.30g，地震動反應(yīng)譜周期值為0.40s。5.2 堤防工程平面布置5.2.1工程布置原則 1 、工程的建設(shè)應(yīng)在西漢水流域綜合治理的基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件和社會經(jīng)濟情況，妥善協(xié)調(diào)好上、下游的關(guān)系，全面規(guī)劃，統(tǒng)籌安排。 2 、護(hù)堤堤線布置應(yīng)與基礎(chǔ)設(shè)施近遠(yuǎn)期發(fā)2、展規(guī)劃相結(jié)合，結(jié)合現(xiàn)有堤防設(shè)施，綜合地形、地質(zhì)、洪水流向、防汛搶險、維護(hù)管理等因素確定，相互協(xié)調(diào)一致，避免工程重復(fù)建設(shè)和改造。 3、 堤線與河（溝）勢流向相適應(yīng)，并與洪水的主流線大致相平行。河岸堤防間距大致相等，不能造成卡口，壅高局部洪水位。 4、 堤線力求平順，各堤段平緩連接，盡可能利用現(xiàn)有堤防和有5-1利地形，不占或少占耕地。 5、 堤身斷面型式的選擇要因地制宜，根據(jù)堤線兩側(cè)地形、地貌及建筑物分布情況，選擇合適的斷面型式。 6、 布置中盡可能利用現(xiàn)有完好堤防。5.2.2 造床流量的選定 根據(jù)有關(guān)資料，造床流量為一個并非最大的流量，它對河床形態(tài)的塑造作用最大，目前對造床流量的確定并無十分可靠3、的方法，對造床流量的確定有平攤水位法，多年平均洪峰流量法等，多采用經(jīng)驗方法計算。國內(nèi)一般都采用25年一遇的洪峰流量作為造床流量，本次計算采用2年一遇的洪峰流量作為造床流量，該河段造床流量為206 m3/s。5.2.3 河床穩(wěn)定分析 1、河床縱向穩(wěn)定指標(biāo) h=d/hJ （5-1） 式中：h縱向穩(wěn)定系數(shù)； d河床平均粒徑； h河流平攤水深；現(xiàn)場實測確定h=1.23m； J縱比降，J=2.86；經(jīng)計算，項目區(qū)河道縱向穩(wěn)定系數(shù)在2.38 3.325之間，項目區(qū)河床縱向穩(wěn)定性較好。5-2 2、河床橫向穩(wěn)定指標(biāo) b=Q1/2/J0.2/2B (5-2) 式中：h橫向穩(wěn)定系數(shù)； Q造床流量，206m3/s；4、 B相當(dāng)造床流量平灘河寬，B=85m； J縱比降，J=2.86； 經(jīng)計算，b =0.303，項目區(qū)河床橫向穩(wěn)定性不太好。5.2.4 河相關(guān)系 河寬、水深、流速、水面比降與流量之間存在著一定的指數(shù)關(guān)系，稱為水力幾何形態(tài)關(guān)系。這一關(guān)系反映了特定的邊界條件對水流的影響。 河槽的水面寬度、平均水深、縱比降、流量、泥沙量及其過程，是河槽的邊界條件（其中包括河床及河岸的物質(zhì)組成）的函數(shù)，這一關(guān)系反映的是邊界條件與流量相互影響的過程。沖積河流通過自動調(diào)整作用，作為較長期的平均情況，有可能處于相對平衡狀態(tài)，在斷面形態(tài)、縱剖面與流域因數(shù)之間有著某種定量關(guān)系，這種定量關(guān)系一般稱為河相關(guān)系。 1、斷面河相關(guān)系 主要5、由寬深比來表征，反映了沿程河相關(guān)系的斷面穩(wěn)定性，值愈大，斷面愈淺，表明洪水對兩岸侵蝕強烈，反之則表示洪水對兩岸5-3侵蝕愈小，河道愈穩(wěn)定。 （1） 橫斷面河相關(guān)系式： =B1/2/H （5-3） B、H與造床流量相應(yīng)的水面寬及平均水深。 經(jīng)對治理段上12個橫斷面分析計算，值在8.310.5之間，因此，可判斷該段為較為順直的過渡性河流。 （2）縱向河相關(guān)系 縱向河相關(guān)系主要反映河道縱向比降與來水來沙的關(guān)系。即： J=45.5（S/Q）1/2d500.54 (5-4) 式中：J河床穩(wěn)定比降； Q造床流量，206 m3/s； S相當(dāng)?shù)暮沉?kg/m3)，S =83.8 kg/m3； d50河床平均6、粒徑(mm), 取11.7mm。 經(jīng)計算，J =3.23，陡于河道實際比降2.86，表明項目區(qū)內(nèi)河床縱向穩(wěn)定性較好。5.2.8平面形態(tài) 河流的平面形態(tài)是由一系列圓弧和反弧之間的直線段近似表示的，因此，彎道半徑R，直線段長度L就成為治導(dǎo)線布置的主要參數(shù)。根據(jù)有關(guān)資料和類比分析，有下列關(guān)系： R（35）B或R40 （5-5）5-4 L（13）B 式中：R轉(zhuǎn)彎半徑； B河寬； 過水?dāng)嗝婷娣e；經(jīng)計算上段R=390650m，L=130400m。下段R=500840m，L=170500m。5.2.4 穩(wěn)定河寬確定 本設(shè)計中堤距指兩岸堤線中心距亦即洪水治導(dǎo)線寬度。該指標(biāo)直接關(guān)系到工程造價和防護(hù)效益。堤距確定7、主要考慮以下因素：滿足安全、通暢泄洪的要求；適當(dāng)考慮河相關(guān)系，盡可能不改變河型；少占耕地或不占耕地，權(quán)衡工程量與防護(hù)效益，達(dá)到經(jīng)濟上的合理性，統(tǒng)籌考慮各河段及其上、下游的行洪要求。防洪段治導(dǎo)線之間寬度，下限應(yīng)不小于造床流量下的穩(wěn)定河寬，上限一般以河曲外包線或自然岸寬確定。沖積河流在水流與河床的長期相互作用下，能得以自由發(fā)展，經(jīng)過水流與河床的自動調(diào)整，河床形態(tài)將與流域來水、來沙及河床邊界條件相適應(yīng)。河道形態(tài)與水力泥沙因素及河床地質(zhì)條件之間也存在著某種物理量關(guān)系。根據(jù)水利電力出版社出版的治河與防洪一書，整治河寬是由水流阻力公式、連續(xù)方程及河相關(guān)系式聯(lián)解求得河寬，關(guān)系式為： Qn5/3 B= ( )8、 6/11 (5-6) J1/2 5-5 式中：B河道寬度，（m）； Q造床流量，取50%頻率年的洪峰流量（206m3/s）； 斷面河相系數(shù)，本區(qū)為過渡性河流，經(jīng)計算值在8.310.5之間，設(shè)計取10； J水面平均坡降; 據(jù)實測取 0.00286 n河床糙率，取0.035。 按此公式計算的穩(wěn)定河寬為117m。 另按阿爾圖寧公式對穩(wěn)定河床計算值進(jìn)行校對。阿爾圖寧公式 B=AQ1/2/J1/5 （5-7） 式中：B穩(wěn)定河寬，m； Q造床流量，取50%頻率年洪峰流量（m3/s）； A阿爾圖寧系數(shù)，堤防位于西漢水中上游，取1.01.1； J水面平均坡降，據(jù)實測取0.00286 經(jīng)計算，穩(wěn)定河寬為51m9、。見表5-1。根據(jù)現(xiàn)場踏勘與測量，流域內(nèi)現(xiàn)狀河床寬度在80170m之間，在過流能力小于設(shè)計流量的河段，需進(jìn)行疏浚拓寬以達(dá)到設(shè)計河床寬度。本次設(shè)計祁窯水口村段治理河寬取值按以上兩種公式計算結(jié)果，并結(jié)合河道實際地形條件綜合考慮，最終0+0001+950段治理河寬取120m；1+950以下由于左岸已建有堤防工程，且該段主河槽5-6偏向右岸，新建堤線按現(xiàn)河岸邊布置，因此為順應(yīng)河勢該段治理河寬按現(xiàn)狀河寬160170m確定。祁窯水口村段穩(wěn)定河寬計算成果表表5-1河段造床流量（m3/s）比降J河相系數(shù)（）河床糙率(n)水流阻力計算河寬B（m）圖寧公式計算穩(wěn)定河寬B（m）現(xiàn)狀河寬B（m）治理 河寬取值（m）西10、漢水2060.00286100.0351175180-170120-1705.2.3工程布置1.現(xiàn)狀河堤存在的問題 本工程防護(hù)區(qū)內(nèi)左岸現(xiàn)有1200m漿砌石堤防，斷面為梯形斷面，臨水面坡比為1：1.5，為漿砌塊石護(hù)面，經(jīng)復(fù)核現(xiàn)有堤防堤身高度、基礎(chǔ)埋深均能滿足設(shè)計要求，達(dá)到本次設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)要求，運行良好。區(qū)內(nèi)由于沒有進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，當(dāng)?shù)厝罕娫谠摵拥纼?nèi)曾多次筑堤爭地，右岸現(xiàn)有零星干砌石護(hù)堤，始建于上世紀(jì)七十年代，初建期防洪堤主體為砂土堤，臨水面為干砌塊石護(hù)坡結(jié)構(gòu)，無正規(guī)設(shè)計，通過多年運行多處被洪水沖毀，現(xiàn)為耕地埂邊。 2.工程布置治導(dǎo)線是整治河道使其達(dá)到控制主流，穩(wěn)定河勢，固定河槽基礎(chǔ)5-7的目的。洪水河11、槽的治導(dǎo)線，還要滿足一定標(biāo)準(zhǔn)的防洪要求及河道兩岸工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通等各部門的要求。 根據(jù)以上目的和要求確定河道的治理寬度，本次規(guī)劃設(shè)計中采取以河道洪水流向為主，順應(yīng)河勢，盡量顧及原有河岸線和枯水河槽的彎曲形態(tài)，有機聯(lián)系，上下展開，充分利用現(xiàn)有橋梁、河堤護(hù)岸等節(jié)點，左右岸平行布置，上下游平行銜接。本工程設(shè)計堤防祁窯水口村段依據(jù)護(hù)村護(hù)田的要求，并據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，右岸堤防起點從禮縣水泥廠上游200m處公路下陡坎起即樁號0+000，末端與下游苗河灌區(qū)六六渠渡槽下便道土坎護(hù)坡處相接，末端樁號為2+466.10，為連續(xù)式防護(hù)，右岸堤防長度2402.50m；左岸新建堤防末端與現(xiàn)有堤防相接，新舊堤銜接頂部以112、：4坡比漸變至新建堤頂高程，由此向上游布置1283.50m堤防，起點位置與右岸0+000基本一致，兩岸新建堤防沿西漢水左右岸布置總長3806m，其中含有黃深溝出口處沿溝道兩岸布置120m的堤防長度。河堤具體布置見表5-2。 1）、右岸防護(hù)段平面布置見表5-2。 2）、左岸防護(hù)段平面布置見續(xù)表5-2。 3）、溝口防護(hù) 溝道山洪排水出口共有一處，位于右岸樁號0+650處的黃深溝，溝口堤防橫斷面與主河道堤防橫斷面及堤頂高程均相同，順溝道向溝5-8右 岸 防 護(hù) 段表5-2樁 號平面布置長度（m）備 注0+0000+600直線段防護(hù)6000+663.1+124.9直線段防護(hù)461.31+124.1+113、62.9背向園弧彎道段38=4R=184m1+162.1+360.6直線段防護(hù)197.71+360.1+497.9背向園弧彎道段119.3=13R=500m1+497.1+781.2直線段防護(hù)301.31+781.1+869.3背向園弧彎道段88.1=10R=500m1+869.1+952.9直線段防護(hù)83.61+952.92+041園弧彎道段88.1=13R=500m2+042+377.69 直線段防護(hù)336.82+377.62+466.10園弧彎道段121.5=13R=m合計2402.50左 岸 防 護(hù) 段續(xù)表5-2樁 號平面布置長度（m）備 注0+000+091.34直線段防護(hù)91.3414、0+091.340+108.44背向園弧彎道段17.1=88 R=11m0+107.440+750.96直線段防護(hù)642.520+750.960+788.13背向園弧彎道段37.17=6 R=37.17m0+788.131+283.50直線段防護(hù)495.37合計1283.505-9內(nèi)延伸橫斷面逐漸變小，為保證節(jié)點安全，起點做成“L”型裹頭，終點節(jié)點與主河道堤防相連。溝道出口防護(hù)段左岸長63m，右岸長57m。黃深溝2年一遇洪水流量為5.08m3/s，黃深溝多以泥石流狀態(tài)匯入西漢水，因此溝道堤防起點上游橋涵至溝道堤防起點之間，現(xiàn)狀溝道需進(jìn)行洪道掃障、清淤疏浚、卡口擴寬等處理，以便于行洪暢通。 由黃15、深溝2年一遇洪水流量推算得黃深溝治理寬度為12m，而現(xiàn)有溝道寬度為13m，因此，溝口防護(hù)治理寬度按現(xiàn)有溝道寬度。5.3 防洪堤工程設(shè)計5.3.1設(shè)計洪水位確定 根據(jù)河段地貌和河道特性，在主河道上設(shè)12個河道橫斷面，以防護(hù)段末端下游480m處較為平順的河道斷面為基準(zhǔn)，采用能量方程，推求堤防河段10%（十年一遇標(biāo)準(zhǔn)：相應(yīng)洪水流量942m3/s）時各斷面的洪水位高程。本工程水面線計算，按下列公式： Z2+0.051（Q/2）2-Q2X/K平均2 = Z1+0.051（Q/1）2 （5-8） 式中：Z2、Z1上、下游斷面水位高程（m）； X兩斷面間水平距離； K平均2=1/2（K12+K22） 即流量16、模數(shù)的平均值取算術(shù)平均； 1、2兩斷面相應(yīng)過水?dāng)嗝婷娣e； Q設(shè)計洪水流量。5-10祁窯水口村段水面線計算結(jié)果表5-3樁號XQ2X水位A（面積）XRR2/3K=AR2/3/nK平2=K1*K2Q2X/K平20.051（Q/A1）2Z2+0.051（Q/A2）2+Q2X/K平2Z1+0.051*（Q/A1）20+0002001774728001413.018 248.2685127.2761.950631.56111073.9765122632955.61.4471868440.0219837711413.04 0+0002001774728001413.018 248.2685127.2761.17、950631.56111073.9765191233140.70.9280441630.0219837711412.11 0+2002001774728001412.095 276.96128.094462.162151.67213231.43356228489612.10.7767215250.0176648991412.11 0+2002001774728001412.095 276.96128.094462.162151.67213231.43356231688576.90.7659971950.0176648991411.35 0+4002001774728001411.333 32618、.359129.493422.520281.85217268.69663302382937.30.5869140690.0127219621411.35 0+4002001774728001411.333 326.359129.493422.520281.85217268.69663303716274.90.5843374710.0127219621410.77 0+6002001774728001410.755 329.1735129.572742.540451.86217510.4667307968449.20.5762694210.0125053411410.77 0+60020017719、4728001410.755 329.1735129.572742.540451.86217510.4667301232471.50.5891556080.0125053411410.18 0+8002001774728001410.162 330.0694129.597982.546871.86517587.67795302560736.20.586569170.0124375531410.180+8002001774728001410.162 330.0694129.597982.546871.86517587.67795292241089.10.6072821610.012437553120、409.56 1+0002001774728001409.552 325.5917129.471782.514771.84917202.995022858491050.6208618350.0127819981409.56 1+0002001774728001409.552 325.5917129.471782.514771.84917202.99502279934390.10.6339799830.0127819981408.941+2002001774728001408.923 318.6905129.277082.465171.82516616.24064270386475.30.65621、3671490.0133415771408.94 5-11祁窯水口村段水面線計算結(jié)果續(xù)表5-3樁號XQ2X水位A（面積）XRR2/3K=AR2/3/nK平2=K1*K2Q2X/K平20.051（Q/A1）2Z2+0.051（Q/A2）2+Q2X/K平2Z1+0.051*（Q/A1）21+2002001774728001408.923 318.6905129.277082.465171.82516616.24064273951438.30.6478257650.0133415771408.281+4002001774728001408.271 314.605129.161712.435751.822、116272.42174268282906.80.6615136320.0136903351408.28 1+4002001774728001408.271 314.605129.161712.435751.8116272.42174293597854.40.6044758070.0136903351407.68 1+6002001774728001407.671 317.1581129.233822.454141.81916486.96864297468852.30.5966096910.0134708131407.68 1+6002001774728001407.671 317.1581123、29.233822.454141.81916486.96864405064270.30.4381349160.0134708131407.25 1+8003002662092001407.233 335.3193129.745812.584431.88318042.66502443285791.40.600536280.0120511431407.25 1+8003002662092001407.233 335.3193129.745812.584431.88318042.66502480366327.90.554179560.0120511431406.69 2+1005645004732924、61406.689 449.4932169.87562.646011.91324568.75362603623654.20.8291147850.006706551406.692+1005645004732961406.689 449.4932169.87562.646011.91324568.75362654116337.10.7651135850.006706551405.93 2+6644804259347201405.924 472.2298170.362352.771911.97326623.91212708832696.60.6008959830.0060762911405.93 25、2+6644804259347201405.924 472.2298170.362352.771911.97326623.91212546427175.20.7794903680.0060762911405.15 31441405.142 420.4399188.263922.233251.70920523.924990.0076654481405.15 5-12 末端控制水深確定：由防護(hù)段末端下游480m處較為平順的河道斷面計算所得，因下游河道斷面較為規(guī)則，兩岸均有較完整的堤防工程，據(jù)實測該橫斷面，河寬180m，堤防坡比1：1.5。可近似按梯形斷面考慮。 梯形斷面水深計算采用公式 Q=C（R26、i）1/2 （5-9） 式中：Q流量（m3/s） C謝才系數(shù)，C=Ry/n； n糙率； R水力半徑； i底坡 經(jīng)計算，河道控制水深 h為2.291m。 由此再根據(jù)公式（5-8）由下游向上游逐段試算出其他各斷面中心點的水位，計算成果見表5-4。5.3.2沖刷深度計算 1按堤防工程設(shè)計規(guī)范平順護(hù)岸沖刷深度計算公式D.2.21計算。 hB=hP+hP（VCP/V允）n-1 （5-10） 式中：hB平順護(hù)岸沖刷深度（m），從水面算起； h沖刷處的水深； 5-13平順護(hù)岸沖刷深度計算結(jié)果表表5-4樁號地面高程設(shè)計水深水面高程深泓線高程最大水深（hp)流 速（VCP）允許流速(V允）（V/V允）1/4（V27、/V允）1/4-1沖刷深度hB0+0001411.0002.0181413.0181409.5003.5183.7941.11.3630.3634.7940+2001409.8502.2451412.0951409.0503.0453.4011.11.3260.3264.0380+4001408.7002.6331411.3331408.1003.2332.8861.11.2730.2734.1150+6001408.1002.6551410.7551407.5003.2552.8621.11.2700.2704.1340+8001407.5002.6621410.1621406.7503.428、122.8541.11.2690.2694.3301+0001406.9252.6271409.5521406.3753.1772.8931.11.2730.2734.0461+2001406.3502.5731408.9231405.5903.3332.9561.11.2800.2804.2675-14平順護(hù)岸沖刷深度計算結(jié)果表續(xù)表5-4樁號地面高程設(shè)計水深水面高程深泓線高程最大水深（hp)流 速（VCP）允許流速(V允）（V/V允）1/4（V/V允）1/4-1沖刷深度hB1+4001405.7302.5411408.2711405.2403.0312.9941.11.2840.2843.829、931+6001405.1102.5611407.6711404.4003.2712.9701.11.2820.2824.1931+8001404.5302.7031407.2331403.9203.3132.8091.11.2640.2644.1882+1001403.9502.7391406.6891403.2003.4892.0961.11.1750.1754.0992+6641403.0502.8741405.9241402.4003.5241.9951.11.1600.1604.0895-15 平均流速； 允河床面上允許不沖流速；允1.1m/s； n與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，取n30、；沖刷深度hB計算見表5-5，沖刷深度hB從水面算起。經(jīng)計算，防洪區(qū)沖刷處最大水深hp在3.0313.524m之間，沖刷深度hB（從水面算起）在3.8934.794m之間。 2.水流斜沖防護(hù)岸坡產(chǎn)生沖刷深度hP 按照堤防工程設(shè)計規(guī)范D.2.22計算hP： （5-11） 式中：d坡腳處土壤計算粒徑，取大于15%（按重量計）的篩孔直徑；設(shè)計取值0.04m。 hP從河底算起的局部沖深（m）； 水流流向與岸坡交角（度）； m護(hù)堤迎水面邊坡系數(shù)，m=1.5； 水流的局部沖刷流速（m/s）； B1河灘寬度，（m）； H1河灘水深，（m）；5-16 水流流速分配不均勻系數(shù)，據(jù)角查表(D.2.22) 得； Q31、1設(shè)計流量（m3/s）。經(jīng)計算右岸1+952.92+041段與左岸0+725.180+768.30段局部沖深見表5-6。左岸堤防位于大彎道處，埋深按2.5m設(shè)計。5.3.3基底高程確定 根據(jù)上述計算成果，為了安全起見，結(jié)合已建工程的實際經(jīng)驗，堤防基礎(chǔ)埋深確定，彎道處按斜沖后的局部沖深平均值加安全埋深設(shè)計，按2.5m；平順段按計算結(jié)果平均值加安全埋深最終按2.0m設(shè)計。 基底高程按下式確定： Z基底=Z深泓線高程-（設(shè)計埋深） （5-13） 基底高程計算結(jié)果見5-6。5.3.4堤頂高程確定 1、堤頂超高 堤頂高程應(yīng)為設(shè)計洪水位加堤頂超高確定，根據(jù)堤防工程設(shè)計規(guī)范(GB50286-98)，堤頂超高32、按下式確定： Y = R+ e+ A (5-14)式中： Y堤頂超高，m； R設(shè)計波浪爬高，m； e設(shè)計風(fēng)壅增水高度，m；5-18 A安全加高，m。 1）波浪爬高Rp按下式計算： Rp= （5-15） RP波浪爬高（m）； K斜坡的糙率及滲透性系數(shù)，取0.9； KV經(jīng)驗系數(shù)，計算得1.267； KP經(jīng)驗系數(shù)，2%爬高累計頻率值，取2.23； m斜坡坡率，1.5； H堤前波浪的平均波高（m）； L堤前波浪的波長（m）； 設(shè)計風(fēng)速V=1.512.40=18.60m/s；F為吹程，取平均水面寬128m， 經(jīng)計算，H=0.051 m。根據(jù)T=，求得平均波周期T=1.06 s。取2s，查堤防設(shè)計規(guī)范中的33、“波長周期水深” 表，得平均波長L=5.52 m。 K斜向來波折減系數(shù)，15時，取1；經(jīng)計算：取RP=0.688m。5-192）設(shè)計風(fēng)壅增水高度可按下式計算： (5-16) 式中： e設(shè)計風(fēng)壅增水高度，m； K綜合摩阻系數(shù)，取=3.610-6； V設(shè)計風(fēng)速，按計算波浪的風(fēng)速確定；多年平均汛期最大風(fēng)速12.4m/s，設(shè)計風(fēng)速V=1.512.40=18.60m/s。 F從計算點逆風(fēng)向量到對岸的距離，m； d水域的平均水深，m； 汛期風(fēng)向以北風(fēng)居多，15度。計算后的設(shè)計風(fēng)壅增水高度為0.0042m，規(guī)范規(guī)定，級堤防的安全加高為0.5m，由此計算出的堤頂超高為1.19m，設(shè)計取值1.20m。 2、堤頂34、高程：按規(guī)范規(guī)定 Z頂=Z水面+Y=Z水面+1.3m (5-17) 計算結(jié)果見表5-6及斷面設(shè)計圖。 根據(jù)河堤堤頂高程計算得防洪區(qū)防護(hù)堤堤身高度在6.007.218m之間，包括基礎(chǔ)埋深2.0（2.5）m。經(jīng)計算：防洪區(qū)內(nèi)新建堤防頂高程在1407.1241414.218m之間，而該段二十年一遇洪水位在1406.531413.62m之間，二者相差0.5940.598m。5-205.3.5 堤身設(shè)計根據(jù)堤防工程設(shè)計規(guī)范GB5028698對堤身及護(hù)坡斷面設(shè)計的有關(guān)要求，在堤身及護(hù)坡的設(shè)計中主要遵循了以下原則；（1）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，經(jīng)濟合理； （2）適應(yīng)當(dāng)?shù)氐氖┕l件和施工方法； （3）滿足就地取材，經(jīng)濟合理35、的原則。 1、堤岸防護(hù)型式的比選 河堤護(hù)岸一般有坡式、重力式、墻式等防護(hù)型式，墻式（重力式）護(hù)岸多適用于河道狹窄，堤外無灘易受水流沖刷的坎岸地段。其護(hù)岸結(jié)構(gòu)多采用漿砌塊石砌筑，穩(wěn)定性好，但所需墻身斷面較大，圬工量大，對基礎(chǔ)條件要求高。坡式護(hù)岸適應(yīng)于灘地河床填方堤壩，具有結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，污工量小等特點。 祁窯水口村段堤防工程多位于灘地河床，地形較開闊，保護(hù)對象為村莊和農(nóng)田。從技術(shù)角度比較，墻式（重力式）護(hù)岸結(jié)構(gòu)性能均優(yōu)于坡式護(hù)岸，但從保護(hù)對象和實際運行分析，坡式護(hù)岸也可以達(dá)到工程建設(shè)的目的。從工程經(jīng)濟角度比較，坡式護(hù)岸公里造價遠(yuǎn)低于墻式（重力式）護(hù)岸造價，所以性價比坡式護(hù)岸優(yōu)于墻式（重力式）36、護(hù)岸。經(jīng)綜合比選本次堤岸防護(hù)型式采用坡式護(hù)岸型式。2、坡式護(hù)岸構(gòu)筑材料的比選本次堤岸防護(hù)材料比較分別采用M7.5漿砌塊石與現(xiàn)澆C15砼材5-22料。 1）M7.5漿砌塊石護(hù)面 當(dāng)采用人工塊體或經(jīng)過分選的塊石為斜坡堤的護(hù)面層時，護(hù)面厚度按以下公式計算： t= nc（）1/3 （5-18）式中:Q 主要護(hù)面層的護(hù)面塊體、塊石個體質(zhì)量(t)； rb 人工塊體或塊石的重量(kN/m3)，rb =24.5 kN/m3； r 水的容重(kN/m3)，r =9.8 kN/m3； H 設(shè)計波高，H=0.86 (m)； Kd 穩(wěn)定系數(shù)，Kd=5.5； t 塊體或塊石護(hù)面層厚度(m)； n 護(hù)面塊體或塊石層數(shù)，n37、=1； c 系數(shù)，c=1.4； Q=0.1 = 0.566(T) （5-19） t= 11.4（）1/3=0.33(m) M7.5漿砌塊石護(hù)面計算平均厚度為0.33m，確定為0.4m。2） 現(xiàn)澆C15砼護(hù)面，滿足砼板整體穩(wěn)定所需的護(hù)面厚度按以下公式計算： 5-23 t= （5-20） 式中: t 砼護(hù)面板厚度(m)； 系數(shù)，對上部開縫板可取0.075，對下部閉縫板可取0.10； rb 砼板的重量(kN/m3)，rb =22.5 kN/m3； r 水的容重(kN/m3)，r =9.8 kN/m3； H 設(shè)計波高，H=1.86(m)； L 波長，L=6.21(m)； B 沿斜坡方向的護(hù)面板長度(m38、)，B=12.21m； m 斜坡坡率，m=1.5； t= 0.0751.86 =0.05m 結(jié)合已建堤防護(hù)面經(jīng)驗，確定砼護(hù)面板平均厚度按0.20m。 方案一：采用M7.5漿砌石砌筑，護(hù)坡頂厚0.30m，底部砌石厚0.50m，在基礎(chǔ)底部向下設(shè)寬1.0m，深0.8m的漿砌石基礎(chǔ)，迎水面邊坡系數(shù)m=1.25。 方案二：采用C15混凝土現(xiàn)澆方式砌筑，護(hù)坡底部混凝土厚度0.22m，頂厚0.15m，迎水面邊坡系數(shù)m=1.5。兩種材料構(gòu)筑護(hù)岸型式在堤防工程中都適用，從技術(shù)角度比較，漿砌石護(hù)岸具有結(jié)構(gòu)簡單，抗凍張、抗泥石流沖擊性能好，而且施工5-24方便，但堤身斷面大，圬工量較大、對基礎(chǔ)條件要求高。砼護(hù)岸具有39、堤身斷面較小，具有一定抗凍脹能力，結(jié)構(gòu)較輕，且圬工量較小等優(yōu)點，但由于砼面板厚度小，相對抗沖擊性較差。從經(jīng)濟角度比較，兩方案除護(hù)坡材料、砌筑厚度、伸縮縫間隔、厚度不同以外，其它設(shè)計相同，比較見表5-7。護(hù)坡方案比較表表5-7工程區(qū)段方案一方案二夯 填砂礫石(m3)M7.5砂漿砌塊石（m3）夯 填砂礫石（m3）現(xiàn) 澆C15砼（m3）每公里堤 防工程量125745478133722281投 資(萬元)147.9893.03 由上表5-7可以看出，現(xiàn)澆砼方案較漿砌石方案每公里投資低54.95 萬元，對以上兩種坡式護(hù)岸進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟比較后，砼護(hù)岸性價比明顯優(yōu)于砌石方案，因此，設(shè)計推薦選用現(xiàn)澆C15砼護(hù)40、坡方案。 防洪堤主體為夯填砂礫石，要求相對密度大于0.6，橫斷面設(shè)計為梯形，臨水面邊坡1：1.5，背水面邊坡1：1.25，堤防護(hù)坡材料為現(xiàn)澆C15砼，頂部厚15cm，底部厚22cm，在護(hù)坡底部設(shè)寬0.5m，深0.50m的砼基礎(chǔ)。沿堤線每10m設(shè)一條寬20mm伸縮縫。堤頂設(shè)厚12cm、寬50cm現(xiàn)澆C15砼頂板。5-255.3.6 穩(wěn)定計算 1） 護(hù)坡穩(wěn)定計算護(hù)坡穩(wěn)定計算按堤防工程設(shè)計規(guī)范GB50286-98中（D111）、（D11）、（D11）公式計算，經(jīng)計算，護(hù)坡穩(wěn)定滿足要求，不滑動深度最小安全系數(shù)如表5-8。（1）、 滲流計算 河道洪水均由暴雨形成，據(jù)氣象資料統(tǒng)計，一場洪水過程以單峰為主，41、歷時24天，主峰歷時1天左右，峰型尖瘦。洪水回落時間很護(hù)坡穩(wěn)定安全系數(shù)表 表5-8滑動深度123456789安全系數(shù)2.02.84.56.328.4110.5211.011.211.30短，難以形成穩(wěn)定滲流，因堤防以砼護(hù)面防滲，故按不穩(wěn)定滲流計算。 堤防最大斷面浸潤線的方程為：y2=2.12-0.15x 堤防背水坡面滲流出口比降：J=（）0.25式中：m2背水坡坡比，m2=1.25； h0背水坡面浸潤線遺出點的高度； y堤防臨水坡面的水位；5-26由于不形成穩(wěn)定滲流，J近似為0，則堤防背水坡面不發(fā)生滲透破壞。（2）、堤身穩(wěn)定計算 堤防地面以上最大高度4.0m，堤防臨水面邊坡1：1.5，背水坡為42、1：1.25。堤身填筑砂礫石比重2.70，含水量4.9%，干密度2.0g/cm3，含泥量3.5%，含砂率10%，碾壓后滲透系數(shù)310-4m/s，內(nèi)摩擦角30，變形模量Es=28kpa，滲透系數(shù)310-4m/s。本工程堤基落在較角礫層上，堤身均為角礫土。 計算工況 正常情況：設(shè)計洪水位下的不穩(wěn)定滲流期的背水側(cè)堤坡； 設(shè)計洪水位驟降期臨水側(cè)堤坡。 非常情況：施工期的臨水、背水側(cè)堤坡； 多年平均水位時遭遇地震的臨水、背水側(cè)堤坡。對最大堤身斷面，采用土石壩邊坡穩(wěn)定分析程序STAB計算，成果見表5-8。 各種工況下，安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。穩(wěn)定計算成果表 表5-8工況項目正常情況非常情況不穩(wěn)定滲流期設(shè)計43、水洪水位驟降施工期多年平均 水位遭遇地震臨水坡1.301.241.33背水坡1.451.201.24K1.101.055-275.3.7 建筑物設(shè)計1、排洪涵洞： 河堤在右岸樁號1+645m處設(shè)有排洪涵洞一座，主要排泄大水溝溝道洪水，排洪涵洞進(jìn)口與溝道排洪渠相接。經(jīng)計算溝道十年一遇設(shè)計洪水流量為11.57m3/s，該段河堤遇十年一遇設(shè)計洪水流量時河道設(shè)計洪水位高程為1407.60m，因堤外地面高程僅為1406.8m，且地勢平坦，為防止洪水倒灌及溝道山洪能順利排出，確定涵洞內(nèi)洪水位高程高于主河道設(shè)計洪水位0.41m，由此確定涵洞底部高程為1406.70m。據(jù)地形條件涵洞前需設(shè)一條長200m的排洪44、渠，排洪渠道工程量暫不計入本工程，可由當(dāng)?shù)卣I資酬勞修建。 （1）排洪涵洞水力計算 長短洞判斷按以下公式： lk=（512）H 經(jīng)計算：lk=6.916.6m，排洪涵洞實際長度8m，可近似認(rèn)為短洞。因涵洞泄流能力不受洞長影響，進(jìn)口水流為寬頂堰，涵洞過流量按下式計算： Q=msbH03/2式中：b矩形隧洞過水?dāng)嗝婷娣e；m2。 s淹沒系數(shù)；自由出流s=1。 m進(jìn)口流量系數(shù)，取0.35。5-28 H0上游水深，經(jīng)計算涵洞斷面尺寸寬5m，高2.0m。（2）排洪涵洞結(jié)構(gòu)設(shè)計由計算得排洪涵洞頂部高程為1408.71m，據(jù)地形條件確定排洪涵洞長8m。側(cè)墻采用重力式擋土墻，采用M7.5漿砌塊石結(jié)構(gòu)，側(cè)墻頂寬45、60cm，側(cè)墻底寬171cm，墻身外側(cè)邊坡比1：0.3，涵洞洞身底板厚50cm，采用M7.5漿砌塊石砌筑。涵洞頂蓋板采用厚35cm的C25鋼筋砼預(yù)制板。2、踏步 為便于兩岸村民出入河道，沿堤線樁號右岸0+300、1+300，左岸0+750、1+200m處設(shè)人行踏步共4處，踏步結(jié)構(gòu)尺寸長寬高為20.30.2m，臺階寬30cm，高20cm，采用M7.5漿砌塊石砌筑，背水面設(shè)寬2.0m，縱坡1/10的人行通道。5.3.8 排水管 據(jù)實際地形條件，在左岸堤防樁號0+750處需設(shè)鋼筋砼排水管，管徑300mm，長度5m。5-29祁窯水口村段水流斜沖沖刷計算成果表表5-6樁號QiBiHiVjVj2m1+m246、(1+m2)0.5a(度）tg(a/2)dHp1+997右岸9421601.252.578 2.284 5.216 1.500 3.250 1.803 500.4660.040 1.9660+769左岸9421201.252.652 2.960 8.762 1.500 3.250 1.803 320.2870.040 2.0715-17祁窯水口村段防洪堤堤頂高程計算成果表 表5-6斷 面編 號水 位高 程（m）堤 頂高 程（m）基 底高 程（m）河 床高 程（m）深 泓 線 高 程（m）沖刷處水深（m）堤 身高 度（m）基礎(chǔ)埋深計算值（m）基礎(chǔ)埋深設(shè)計值（m）0+000斜1413.01814147、4.2181407.50右1407.00左1411.000 1409.50 3.582 6.718右 7.218左1.776右2.0左2.0右2.5左0+200斜1412.0951413.2951407.24右1406.74左1410.290 1409.24 3.636 6.005右 6.555左1.493右2.0左2.0右2.5左0+400斜1411.333 1412.5331406.10右1405.60左1408.700 1408.10 3.232 6.433右 6.933左1.382右2.0左2.0右2.5左0+600斜1410.755 1411.9551405.49右1404.99左148、408.613 1407.49 3.741 6.465右 6.965左1.379右2.0左2.0右2.5左0+800斜1410.1621411.3621404.75右1404.25左1407.500 1406.75 3.402 6.612右 7.112左1.418右2.0左2.0右2.5左1+000斜1409.5521410.7521404.23右1403.73左1407.225 1406.23 3.631 6.522右 7.022左1.369右2.0左2.0右2.5左1+200斜1408.923 1410.1231403.59右1403.09左1406.350 1405.59 3.361 649、.533右 7.033左1.434右2.0左2.0右2.5左1+4001408.271 1409.4711402.731405.729 1404.73 3.600 6.741 1.362 2.0右1+6001407.6711408.8711402.401405.110 1404.40 3.306 6.471 1.422 2.0右1+8001407.2331408.4331401.451404.531 1403.45 3.666 6.983 1.375 2.0右2+1001406.6891407.8891400.711403.950 1402.71 3.818 7.179 1.110 2.0右250、+4661405.9241407.1241400.321403.050 1402.32 3.609 6.804 1.065 2.0右5-2111 經(jīng)濟評價11.1 概況 本項目在全面實施后，將有效地確保山洪順暢通過，減少山洪帶來的危害，達(dá)到保護(hù)1173畝耕地及居民生命財產(chǎn)安全的目的。本工程建成后，在流域內(nèi)可建立較為完整和有效的防洪工程體系，可使人民群眾安居樂業(yè)，也為本區(qū)的社會經(jīng)濟發(fā)展提供有效空間，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。11.2 評價依據(jù)及原則11.2.1 評價依據(jù) （1）水利建設(shè)項目經(jīng)濟評價規(guī)范（SL7294）； （2）建設(shè)項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)；11.2.2 評價原則 本項目為社會公51、益事業(yè)項目，其創(chuàng)造的價值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于項目本身創(chuàng)造的財務(wù)效益，而這些效益除部分可以定量計算外，常常表現(xiàn)為難以用貨幣量化的社會效益和環(huán)境效益。故本項目僅做國民經(jīng)濟評價。11.3 工程投資 本項目國民經(jīng)濟評價固定資產(chǎn)投資采用估算工程靜態(tài)總投資為387.29萬元。11.4年運行費11-1年運行費包括管理費、維修費等費用。防洪工程根據(jù)有關(guān)規(guī)定并參照類似工程的綜合費率取值情況，確定本項目年運行費按工程總投資的2.0%提取。 CK2%387.292%7.746（萬元）11.5 效益分析 本工程效益按設(shè)計洪水頻率發(fā)生時有該工程和有該工程減少的損失計算。 （1）防洪效益 堤防工程保護(hù)區(qū)內(nèi)的村莊民房、農(nóng)具、糧食、牲畜52、苗圃、果園、魚塘、耕地等固定資產(chǎn)，經(jīng)分析估算約為8500萬元。 固定資產(chǎn)的分?jǐn)傁禂?shù)取0.05，工程使用年限為40年。 經(jīng)計算，年防洪效益10.63萬元。 （2）保護(hù)耕地效益 工程建成后可保護(hù)1173畝耕地。保護(hù)耕地經(jīng)濟效益計算見表11-1。 保護(hù)耕地的效益分?jǐn)傁禂?shù)取0.16，經(jīng)計算，保護(hù)耕地經(jīng)濟效益27.37萬元。 （3）效益匯總 綜上分析，項目實施后年均總效益為38萬元。11-2保護(hù)耕地經(jīng)濟效益計算表11-1作物名稱種植比例（%）種植面積(畝)畝產(chǎn)量(kg/畝)產(chǎn) 量(萬kg)單 價(元/kg)產(chǎn)值(萬元)小 麥5058735020.552.5251.79玉 米3035245015.84253、.1634.21蔬 菜20234200046.81.7983.77合 計169.6811.5 國民經(jīng)濟評價 固定資產(chǎn)投資K0采用估算工程靜態(tài)總投資為387.29萬元。工程效益分析即使用年限（n）取40年，基準(zhǔn)年為施工期第一年，基準(zhǔn)點為年初。 社會折現(xiàn)率采用 Is=7%。 本項目國民經(jīng)濟效益費用流量見表11-2，國民經(jīng)濟評價指標(biāo)見表11-3。11.6綜合評價11.6.1評價指標(biāo) 通過以上分析計算可見，工程實施后，經(jīng)濟內(nèi)部收益率為7.32，大于社會折現(xiàn)率；經(jīng)濟凈現(xiàn)值為13.55萬元，大于零；經(jīng)濟效益11-3國民經(jīng)濟評價指標(biāo) 表11-3項 目單 位指 標(biāo)評 價 經(jīng)濟內(nèi)部收益率%7.32大于7% 經(jīng)濟54、凈現(xiàn)值（Is=7%）萬元13.55大于0 經(jīng)濟效益費用比1.029大于1費用比為1.029，大于1。 因此，該項目在經(jīng)濟上是合理的。11.6.2社會效益 西漢水祁窯水口村段防洪工程實施后，可提高防洪能力，減少洪災(zāi)損失，增加耕地面積。大大提高了兩岸人民群眾的安全感，對人民群眾的財產(chǎn)安全有了重要保障，創(chuàng)造一個安定、祥和的社會環(huán)境；必將極大地調(diào)動人民群眾的生產(chǎn)積極性，為本區(qū)社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展奠定一個堅實的基礎(chǔ)。11.6.3環(huán)境生態(tài)效益 項目實施后，減少了河道沖刷損失，有效減輕水土流失。堤防植樹造林建設(shè)有利于改善生態(tài)環(huán)境。11.7結(jié)論 總之，本項目的實施，具有極其顯著的社會效益、經(jīng)濟效益、生態(tài)環(huán)境效益。所以，對該工程進(jìn)行實施是非常必要的，勢在必行。11-5