1、11 水文1.1 流域概况石河道发源于巩义市西南部山区，流经巩义市新老城区之间，在白沙村入伊洛河，流域面积约 76km2，河道全长 20km 左右，河道平均比降为 0.8%，属于黄河流域；流域所处地质从外形看，南高北低，岩石产状一般从西南倾向东北。规划区南山口以上为石山区，山高坡陡，植被不佳，南山口以下为黄土丘陵区。1.2 气象巩义市属北温带半干旱季风气候，光照充足，年平均气温 14.6。流域内多年平均降水量 583mm，年内 75%的降水集中在汛期，因受季风和地形的影响，气候的变率和地区性差异较大，气象性灾害较多，尤其干旱危害严重。一般是冬春干旱，风灾频繁，易遭伏旱，夏末秋初多雨。水资源的年
2、际和季节性变化很大，可利用水资源不足。1.3 水文计算由于石河道无实测径流资料，本次设计依据 1/10000 地形图，按照河南省中小流域设计暴雨洪水图集 （河南省水利勘测设计院，1984年 10 月）对石河道水文进行分析计算。1.3.1 设计洪水1.3.2.1 设计暴雨流域内无实测降雨资料，由河南省暴雨参数图集 （河南省水文水资源局 2005 年 12 月编制出版）查得流域内：2年最大 24 小时点雨量均值 H24 小时 =，C v=；年最大 6 小时点雨量均值 H6 小时 =，C v =；年最大 1 小时点雨量均值 H1 小时 =，C v=；年最大 10 分钟点雨量均值 H10 分钟 =，C
3、 v=。按 Cs =3.5Cv，查 P型曲线得值，用公式 Hp=KpHt 计算出不同频率、不同历时的设计点雨量。公式中 Hp 为不同频率、不同历时的设计点雨量，H t 为相应时段点雨量的均值，K p 为相应频率下的模比系数，不同频率设计点雨量见下表 2-2。表 2-2 各频率设计点雨量计算表1.3.2.2 设计面雨量由万分之一地形图上量算出：河道综合坡降为 0.8，控制流域面积为 76km2，大于 50km2，因此，设计面雨量采用设计点雨量乘以点面折减系数计算。根据流域所在水文分区（区） ，查短历时暴雨时面深（tF ）关系图，求得不同历时暴雨的点面折减系数 值，乘以设计点雨量即得设计面雨量。P
4、=1.0% P=2.0% P=5.0% P=10% P=20%时段（h）Kp Hp(mm) Kp Hp(mm) Kp Hp(mm) Kp Hp(mm) Kp Hp(mm)10 16243各时段点面折减系数 ： 1=0.876， 6=0.898， 24=0.920。不同频率、不同历时设计面雨量计算结果见下表 2-3。表 2-3 各频率设计面雨量计算表P=1.0% P=2.0% P=5.0% P=10% P=20%时段（h） Hp(mm) Hp(mm) Hp(mm) Hp(mm) Hp(mm)16241.3.2.3 暴雨递减指数暴雨递减指数采用下式计算：n1p=1-1.285lg ；pH10n2p
5、=1-1.285lg ；p16n3p=1-1.661lg ；p624式中 H10 p 同一设计频率年最大 10 分钟点雨量；H1p 同一设计频率年 1 小时点雨量；H6p 同一设计频率年 6 小时点雨量；H24p 同一设计频率年 24 小时点雨量；4 暴雨点面折减系数。暴雨递减指数计算成果列于表 2-4。表 2-4 暴雨递减指数计算成果表设 计 频 率 P 折减系数 n1.0 2.0 5.0 10.0 20.0n1 0.62 0.62 0.62 0.63 0.62n2 0.71 0.72 0.72 0.73 0.73n3 0.68 0.68 0.69 0.69 0.691.3.2.4 产、汇流
6、系数计算查河南省中小流域设计暴雨洪水图集 ，流域地表特征所属水文分区为区。（1）平均入渗率确定：依据 分区数值表 5，查得平均入渗率=5 8mm/h，本次采用 =5mm/h。（2）汇流参数 m 值：通过图集中“推理公式汇流参数地区综合 m 关系图”查算的 m 值， 计算公式如下： 413FJL将流域特征值代入上式，得 =33.9，查 m 关系图，得出：m=2.13。1.3.2 设计洪峰2.3.3.1 设计净雨与洪量24 小时净雨量由洪水图集 P+PaR 曲线求得，设计前期雨量Pa=Imax。24 小时设计洪量 W24用下式计算：W24=1000RF5式中 R 设计净雨量，单位为 mm；F 流域
7、面积，单位为 km2。设计净雨及洪量计算成果列于表 2-5。表 2-5 24 小时净雨与洪量计算表重现期(年)P(mm)Pa(mm)P+Pa(mm)R24p(mm)R6p(mm)W24 洪量（万 m3）备 注5102050100R6=R24(H6/H24)2.3.3.2 设计雨型净雨时程分配比例，按图集表三及 n2、 n3 查用，见表 2-6、2-7，各设计频率 24 小时净雨概化时程分配见图 2-15。第 1217 小时净雨量= R 6p分布系数。第 611 及第 1823 小时净雨量=（ R24p- R6p）分布系数。2.3.3.3 设计洪峰流量采用推理公式计算，计算公式为： 413027
8、80278QmJLSFsnm6式中： Qm 设计洪峰流量； 洪峰径流系数； 洪峰汇流时间；F 流域面积， F=76km2；L 设计断面至分水岭的干流长度 L=20km；J 河道的平均比降，J=0.008 ；S 设计最大 1 小时雨量平均强度；n 设计暴雨递减指数； 平均入渗率，=5mm/ 小时；m 汇流参数。经计算，100 年一遇的洪峰流量为 m3/s，50 年一遇的洪峰流量为m3/s，20 年一遇的洪峰流量为 m3/s，10 年一遇的洪峰流量为 m3/s，5 年一遇的洪峰流量为 m3/s。各频率设计洪峰 Qm 见表 2-8。表 2-8 设计洪峰计算成果表重现期 N（年） 100 50 20
9、10 5径流系数（）洪峰流量（Q m）汇流时间（）71.3.3 成果的选用与合理性分析本次采用 2005 年图集计算成果与采用 84 年图集计算成果较小， 其原因主要为各时段暴雨均值与离差系数均有所降低，而加上近期人文活动对流域内的影响，本阶段采用的计算成果是合理的，也与当地洪水调查情况符合。85.4 河道治理工程设计石河道市区段河道按 50 年一遇洪水设计标准，防洪工程措施结合综合整治，利用跌水衔接调整河道纵坡，在河道两岸部分地段新建防洪堤，提高河道过水能力。 5.4.1 河道断面设计由于在桩号 2+600 以下河道两岸基本已成型，已经经当地水利部门进行过整治，两岸均为挡土墙护砌，矩形断面，
10、本次综合治理不再对其护岸形式进行设计，仅对河道进行疏挖；2+6005+700 依照现状地形和两岸条件合理布设，并结合河道综合治理要求，多方案比较，采用主槽扩挖方案，并在河槽内通过橡胶坝及溢流堰蓄水，实现生态、环境、防洪等综合整治。5.4.1.1 河道纵断面设计河道纵断面设计以河道天然坡降为依据、以已建河道交叉的重要建筑物控制高程为控制因素、以尽量减少挖方量为原则，以河道上下游合理连接为目的。河道纵断面设计参数见表 52。5.4.1.2 河道横断面设计一、河道横断面设计原则河道横断面设计是河道治理的重要内容，在河道横断面设计时首先要满足河道的防洪除涝要求，其次要兼顾河道的景观要求，因而在横断面设
11、计时遵循以下两条原则。（1）河道断面设计必须结合河道的主要功能在河道横断面设计时要与河道景观设计相结合，但要以河道的主要功能即河道安全为主，河道景观设计为辅。近年来，由于城市建设的发展，在治理贯穿城市的河道时，只考虑河道防洪、排涝功能已经不能满足社会的需要。这个观点已逐渐被人们9所认识。但是，河道设计仍然要以河道主要功能既河道安全为主，河道断面设计要以满足河道防洪除涝为宗旨。表 5-2 河道纵断面设计参数表桩号 设计河底(m) 纵坡 备注0-3930-150 104.50105.00 0.00120-150 105.000-1502+300 105.00123.00 0.00670+300 1
12、09.500+600 111.500+900 113.331+150 115.031+400 116.841+700 119.021+900 120.502+3002+800 123.50126.00 0.052+300 123.002+800 126.002+8003+100 127.50130.00 0.008343+100 130.003+1003+600 133.00135.50 0.0053+6004+400 135.50147.70 0.015254+4004+800 147.70150.20 0.006264+400 147.704+8005+700 150.20159.28 0
13、.011635+582 159.285+700 159.28（2）河道断面设计要结合河道景观设计每条城市河道都有其自身的特点，在设计时应该因势利导，因地制宜。石河道原为郊区河道，现已成为新老城区的分界线，已经成为城区10河道，因而，在治理的时候不但要考虑防洪除涝，景观的设计也是不可获缺的，因此，在断面设计上要与景观设计充分结合，使河道不仅成为防洪除涝的载体，也将成为城市一道靓丽的风景线。二、河道横断面设计（1） “建成整修段”本段范围为桩号 1+900 至石河道入伊洛河口，本段河道已渐远市区，并且已进行了河道治理，河道断面较为规整，不宜进行规模较大的工程改造；另一方面，石河道入伊洛河口下游 5
14、00.0m 处正在修建橡胶坝，橡胶坝正常蓄水位 109.8m，受橡胶坝回水影 响，0+300 以下河床将被淹没。考虑以上因素，本段治理分为两部分，0+300 至入伊洛河口段进行简单疏挖，底宽和上游建成段相同，为 50.0m，边坡考虑稳定因素采用1：3。对于桩号 0+300 至 1+900，由于河道基本已经成型，不再作大的整修，但考虑到河道景观以及人们的亲水要求，对河底进行疏挖，并设溢流堰。采取矩形断面和梯形断面进行方案比较。方案一、矩形子槽，边坡采用浆砌石重力式挡土墙。方案二、梯形子槽，边坡采用 1：3，常水位以上采用堆石护坡，常水位以下采用植草防护。通过对两种方案进行研究分析，矩形断面投资相对较大，而且施工难度也稍大，但是矩形断面侵占滩地少，有利于景观布置。梯形断面投资小，施工简单，但是侵占滩地稍多，不利于景观布置，但水面较宽。综合考虑，选用梯形断面。梯形子槽在设计时按 10.0m、15.0m、35.0m 等不同底宽从景观上、过流能力及投资上进行了比较。如果选择 10.0m 底宽，则在下游设置拦水建筑物时不能形成一定的水面，但滩地大，有利于生态河道布置。如果选择 15.0m 底宽，则在下游设置溢流堰时容易形成一定的水面，但水面较小；综合考虑，为了形成较大的水面，提高本次河道治理的品位，
