1、西汉水流域防洪工程初设报告5 工程布置及主要建筑物5.1 防洪标准及级别西汉水流域礼县境内祁窑水口村段防洪工程，保护对象为 4个行政村 11 个社 5034 人，耕地面积 1173 亩。根据现行国家标准防洪标准SL2522000 及堤防工程设计规范GB5028698 之规定，本工程防洪标准为 10 年一遇设计，堤防工程级别为 5级。工程区堤防地震动峰值加速度为 0.30g，地震动反应谱周期值为0.40s。5.2 堤防工程平面布置5.2.1 工程布置原则1 、工程的建设应在西汉水流域综合治理的基础上，根据当地自然条件和社会经济情况，妥善协调好上、下游的关系，全面规划，统筹安排。2 、护堤堤线布置
2、应与基础设施近远期发展规划相结合，结合现有堤防设施，综合地形、地质、洪水流向、防汛抢险、维护管理等因素确定，相互协调一致，避免工程重复建设和改造。3、 堤线与河（沟）势流向相适应，并与洪水的主流线大致相平行。河岸堤防间距大致相等，不能造成卡口，壅高局部洪水位。4、 堤线力求平顺，各堤段平缓连接，尽可能利用现有堤防和有5-1利地形，不占或少占耕地。5、 堤身断面型式的选择要因地制宜，根据堤线两侧地形、地貌及建筑物分布情况，选择合适的断面型式。6、 布置中尽可能利用现有完好堤防。5.2.2 造床流量的选定根据有关资料，造床流量为一个并非最大的流量，它对河床形态的塑造作用最大，目前对造床流量的确定并
3、无十分可靠的方法，对造床流量的确定有平摊水位法，多年平均洪峰流量法等，多采用经验方法计算。国内一般都采用 25 年一遇的洪峰流量作为造床流量，本次计算采用 2 年一遇的洪峰流量作为造床流量，该河段造床流量为 206 m3/s。5.2.3 河床稳定分析1、河床纵向稳定指标h=d/hJ （5-1）式中： h纵向稳定系数；d河床平均粒径；h河流平摊水深；现场实测确定 h=1.23m；J纵比降，J=2.86 ；经计算，项目区河道纵向稳定系数在 2.38 3.325 之间，项目区河床纵向稳定性较好。5-22、河床横向稳定指标b=Q1/2/J0.2/2B (5-2)式中： h横向稳定系数；Q造床流量，20
4、6m 3/s；B相当造床流量平滩河宽，B=85m；J纵比降，J=2.86 ；经计算， b =0.303，项目区河床横向稳定性不太好。5.2.4 河相关系河宽、水深、流速、水面比降与流量之间存在着一定的指数关系，称为水力几何形态关系。这一关系反映了特定的边界条件对水流的影响。河槽的水面宽度、平均水深、纵比降、流量、泥沙量及其过程，是河槽的边界条件（其中包括河床及河岸的物质组成）的函数，这一关系反映的是边界条件与流量相互影响的过程。冲积河流通过自动调整作用，作为较长期的平均情况，有可能处于相对平衡状态，在断面形态、纵剖面与流域因数之间有着某种定量关系，这种定量关系一般称为河相关系。1、断面河相关系
5、主要由宽深比 来表征，反映了沿程河相关系的断面稳定性，值愈大，断面愈浅，表明洪水对两岸侵蚀强烈，反之则表示洪水对两岸5-3侵蚀愈小，河道愈稳定。（1） 横断面河相关系式：=B 1/2/H （5-3）B、H与造床流量相应的水面宽及平均水深。经对治理段上 12 个横断面分析计算， 值在 8.310.5 之间，因此，可判断该段为较为顺直的过渡性河流。（2）纵向河相关系纵向河相关系主要反映河道纵向比降与来水来沙的关系。即：J=45.5（S/Q） 1/2d50 0.54 (5-4)式中：J河床稳定比降；Q造床流量，206 m 3/s；S相当的含沙量 (kg/m3)，S =83.8 kg/m 3；d50河
6、床平均粒径(mm), 取 11.7mm。经计算，J =3.23，陡于河道实际比降 2.86，表明项目区内河床纵向稳定性较好。5.2.8 平面形态河流的平面形态是由一系列圆弧和反弧之间的直线段近似表示的，因此，弯道半径 R，直线段长度 L 就成为治导线布置的主要参数。根据有关资料和类比分析，有下列关系：R（35）B 或 R40 （5-5）5-4L（13） B式中：R转弯半径；B河宽；过水断面面积；经计算上段R=390650m，L=130 400m。下段R=500840m，L=170 500m。5.2.4 稳定河宽确定本设计中堤距指两岸堤线中心距亦即洪水治导线宽度。该指标直接关系到工程造价和防护效
7、益。堤距确定主要考虑以下因素：满足安全、通畅泄洪的要求；适当考虑河相关系，尽可能不改变河型； 少占耕地或不占耕地，权衡工程量与防护效益，达到经济上的合理性，统筹考虑各河段及其上、下游的行洪要求。防洪段治导线之间宽度，下限应不小于造床流量下的稳定河宽，上限一般以河曲外包线或自然岸宽确定。冲积河流在水流与河床的长期相互作用下，能得以自由发展，经过水流与河床的自动调整，河床形态将与流域来水、来沙及河床边界条件相适应。河道形态与水力泥沙因素及河床地质条件之间也存在着某种物理量关系。根据水利电力出版社出版的治河与防洪一书，整治河宽是由水流阻力公式、连续方程及河相关系式联解求得河宽，关系式为：Qn5/3B
8、= ( ) 6/11 (5-6)J1/2 5-5式中：B河道宽度， （m） ；Q造床流量，取 50%频率年的洪峰流量（206m 3/s） ；断面河相系数，本区为过渡性河流，经计算 值在8.310.5 之间，设计取 10；J水面平均坡降; 据实测取 0.00286n河床糙率，取 0.035。按此公式计算的稳定河宽为 117m。另按阿尔图宁公式对稳定河床计算值进行校对。阿尔图宁公式B=AQ1/2/J1/5 （5-7 ）式中：B稳定河宽，m；Q造床流量，取 50%频率年洪峰流量（m 3/s） ；A阿尔图宁系数，堤防位于西汉水中上游，取1.01.1；J水面平均坡降，据实测取 0.00286经计算，稳定
9、河宽为 51m。见表 5-1。根据现场踏勘与测量，流域内现状河床宽度在 80170m 之间，在过流能力小于设计流量的河段，需进行疏浚拓宽以达到设计河床宽度。本次设计祁窑水口村段治理河宽取值按以上两种公式计算结果，并结合河道实际地形条件综合考虑，最终 0+0001+950 段治理河宽取 120m；1+950 以下由于左岸已建有堤防工程，且该段主河槽5-6偏向右岸，新建堤线按现河岸边布置，因此为顺应河势该段治理河宽按现状河宽 160170m 确定。祁窑水口村段稳定河宽计算成果表表 5-1河段造床流量（m 3/s）比降J河相系数（）河床糙率(n)水流阻力计算河宽B（ m）图宁公式计算稳定河宽B（m）
10、现状河宽B（m）治理 河宽取值（ m）西汉水206 0.00286 10 0.035 117 51 80-170 120-1705.2.3 工程布置1.现状河堤存在的问题本工程防护区内左岸现有 1200m 浆砌石堤防，断面为梯形断面，临水面坡比为 1：1.5，为浆砌块石护面，经复核现有堤防堤身高度、基础埋深均能满足设计要求，达到本次设防标准要求，运行良好。区内由于没有进行统一规划，当地群众在该河道内曾多次筑堤争地，右岸现有零星干砌石护堤，始建于上世纪七十年代，初建期防洪堤主体为砂土堤，临水面为干砌块石护坡结构，无正规设计，通过多年运行多处被洪水冲毁，现为耕地埂边。2.工程布置治导线是整治河道使
11、其达到控制主流，稳定河势，固定河槽基础5-7的目的。洪水河槽的治导线，还要满足一定标准的防洪要求及河道两岸工业、农业和交通等各部门的要求。根据以上目的和要求确定河道的治理宽度，本次规划设计中采取以河道洪水流向为主，顺应河势，尽量顾及原有河岸线和枯水河槽的弯曲形态，有机联系，上下展开，充分利用现有桥梁、河堤护岸等节点，左右岸平行布置，上下游平行衔接。本工程设计堤防祁窑水口村段依据护村护田的要求，并据当地的实际情况，右岸堤防起点从礼县水泥厂上游 200m 处公路下陡坎起即桩号 0+000，末端与下游苗河灌区六六渠渡槽下便道土坎护坡处相接，末端桩号为 2+466.10，为连续式防护，右岸堤防长度24
12、02.50m；左岸新建堤防末端与现有堤防相接，新旧堤衔接顶部以1：4 坡比渐变至新建堤顶高程，由此向上游布置 1283.50m 堤防，起点位置与右岸 0+000 基本一致，两岸新建堤防沿西汉水左右岸布置总长 3806m，其中含有黄深沟出口处沿沟道两岸布置 120m 的堤防长度。河堤具体布置见表 5-2。1） 、右岸防护段平面布置见表 5-2。2） 、左岸防护段平面布置见续表 5-2。3） 、沟口防护沟道山洪排水出口共有一处，位于右岸桩号 0+650 处的黄深沟，沟口堤防横断面与主河道堤防横断面及堤顶高程均相同，顺沟道向沟5-8右 岸 防 护 段表 5-2桩 号 平面布置 长度（m） 备 注0+
13、0000+600 直线段防护 6000+663.1+124.9 直线段防护 461.31+124.1+162.9 背向园弧弯道段 38 =4R=184m1+162.1+360.6 直线段防护 197.71+360.1+497.9 背向园弧弯道段 119.3 =13R=500m1+497.1+781.2 直线段防护 301.31+781.1+869.3 背向园弧弯道段 88.1 =10R=500m1+869.1+952.9 直线段防护 83.61+952.92+041 园弧弯道段 88.1 =13R=500m2+04 2+377.69 直线段防护 336.82+377.62+466.10 园弧弯道段 121.5 =13R=m合计 2402.50
