排洪溝工程設(shè)計說明

1、3排洪工程設(shè)計方案開縣是盆地東部地區(qū)的一局部，山體較多，中原和木橋小區(qū)背 后南側(cè)有一山體。由于山體地形坡度大，積水時間短，洪水歷時 也不長，一到雨季，大量山洪水排泄而下，水流急，流勢猛，且水流 中還夾帶著砂石等雜質(zhì)，沖刷力大，容易使山腳下小區(qū)受到破壞而造 成嚴重損失。為了盡量減少洪水造成的危害，保護山腳下居民的生命 財產(chǎn)平安，必須要認真做好防洪規(guī)劃，擬在山坡上新建一條排洪溝， 攔截山洪，將山洪引出居住區(qū)，排入附近水體中。3.1設(shè)計原那么1排洪工程的設(shè)計應(yīng)充分考慮小區(qū)旁邊山洪現(xiàn)狀，切實解決 山洪對小區(qū)造成的危害和隱患。2排洪工程的設(shè)計應(yīng)與原有的DN1200市政水泥涵管結(jié)合起來， 使山洪能夠順利流

2、入市政管道。3為減小對市政管道的堵塞，應(yīng)考慮設(shè)置沉砂設(shè)施。3.2設(shè)計依據(jù)：1 '城市防洪工程設(shè)計規(guī)(CJJ50-92)2、城市防洪標準GB50201-943 室外排水設(shè)計規(guī)GB50014-2006 ；4 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)GB50010-2002 ；5、公路橋涵設(shè)計通用規(guī)JTG D60-2004 ；6、市政排水管渠工程質(zhì)量檢驗評定標準CJJ3-907、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)GB5003-20018、險結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)CGB50010 -20029、實沃"也形圖。3.3 排洪溝設(shè)計要點1排洪溝應(yīng)盡量利用原有山洪溝，必要時可作適當 整修原有山洪溝是山洪假設(shè)千年來沖刷形成的，其形狀、底 板都比擬穩(wěn)

3、定，因此應(yīng)盡量利用原有的天然溝道作排洪溝。 當利用原有溝不能滿足設(shè)計要求而必須加以整修時，應(yīng)注意 不宜大改大動，盡量不要改變原有溝道的水力條件，而要因 勢利導，暢通下泄。2排洪溝應(yīng)盡量利用自然地形坡度排洪溝的走向，應(yīng)沿大局部地面水流的垂直方向，因此 應(yīng)充分利用地形坡度，使截流的山洪水能以最短距離重力流 入受納水體。3排洪溝采用明渠或暗渠應(yīng)視具體條件確定一般排洪溝最好次用明渠，但當排洪溝通過市區(qū)或廠區(qū) 時，由于建筑密度較高、交通量大，應(yīng)采用暗渠。4排洪溝縱坡確實定排洪溝的縱坡應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、護砌、原有排洪溝坡 度以與沖淤情況等條件確定，一般不小于1%，設(shè)計縱坡時， 要使溝水流速度均勻增加，以防

4、止溝產(chǎn)生淤積。當縱坡很大 時，應(yīng)考慮設(shè)置跌水或陡槽，但不得設(shè)在轉(zhuǎn)彎火。一次跌水 高度通常為0. 20. 6m，有的多達2030級，消能效果很好。 陡槽頁稱急流槽，縱坡一般為20%60%，多采用片石、塊石 或條石砌筑，也有采用鋼筋混凝土澆筑的。陡槽終端應(yīng)設(shè)消 力設(shè)備。5排洪溝的斷面形式排洪明渠的斷面形式常用矩形或梯形斷面，最小斷面B xH=O. 4mxO. 4m排洪溝的材料與加固形式應(yīng)根據(jù)溝最大流速、 當?shù)氐匦闻c地質(zhì)條件、當?shù)夭牧瞎┙o情況確定。6排洪溝的設(shè)計流速為了防止山洪沖刷，應(yīng)按流速的大小選用不同材質(zhì)的溝 底溝壁。明渠最小流速為0. 4m/s，但水深為0. 41. Oni時， 排水明渠的最大

5、流速應(yīng)按下表規(guī)定取值。表3 -1 明渠最大設(shè)計流速明渠類別最大設(shè)計流速m/s )粗砂或低塑性粉質(zhì)粘土0.8粉質(zhì)粘土1.0粘土1.2草皮護面1.6干砌塊石2.0漿砌塊石或漿砌轉(zhuǎn)3. 0石灰?guī)r和中砂巖4. 0混凝土4.07排洪溝的其他規(guī)定明渠和蓋板渠的底寬，不宜小于0.3ni。無鋪砌的明渠邊 坡，應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)按表3-2的規(guī)定取值；用磚石或混凝 土鋪砌的明渠可采用1:0.751:1的邊坡。表3-2 明渠邊坡值1也質(zhì)邊坡粉砂1:37:3.5松散的細砂、中砂和粗砂1:2 1:2.5密實的細砂、中砂、粗砂或粘質(zhì)粉土1:1.5-1:2粉質(zhì)粘土或粘土礫石或卵石1:1.25-1:1.5半巖性土1:0. 5-

6、1:1風化巖石1:0.25-1:0.5巖石1:0. 1-1:0.253.4 排洪溝設(shè)計計算在進展防洪工程設(shè)計時，首先要確定洪峰設(shè)計流量，然 后根據(jù)該流量擬定工程規(guī)模。為了準確、合理地擬定某項工 程規(guī)模，需要根據(jù)該工程的性質(zhì)、圍以與重要性等因素，選 定某一頻率作為計算洪峰流量的標準，稱為防洪設(shè)計標準。 實際工作中一般常用重現(xiàn)期衡量設(shè)計標準的上下，即重現(xiàn)期 越大，那么設(shè)計標準越高，工程規(guī)模也就越大；反之，設(shè)計 標準低，工程規(guī)模小。根據(jù)我國現(xiàn)有山洪防治標準與工程運行情況，山洪防治 標準見表3-3。表3-3 山洪防治標準工程等別防護對象防洪標準頻率%重現(xiàn)期 a大型工業(yè)企業(yè)、重要中型企業(yè)2150 100

7、三一中小型工業(yè)企業(yè)5220 50四工業(yè)企業(yè)生活區(qū)10-510 20本設(shè)計中主要防護對象為山坡下居民生活區(qū)，因此本設(shè)計重現(xiàn)期取25年,頻率為4% o排洪溝屬于小匯水面積上的排水構(gòu)筑物。一般情況下， 小匯水面積沒有實測的流量資料，所需的設(shè)計洪水往往用實 測暴雨資料間接推求。并假定暴雨與其所形成的洪水流量同 頻率。同時考慮山區(qū)河溝流域面積一般只有幾平方公里至幾 十平方公里，平時水小，甚至枯槁；汛期水量急增，急流快。目前我國設(shè)計洪峰流量的計算主要有三種方法：洪水調(diào)查法、 推理公式法與經(jīng)歷公式法。本設(shè)計采用經(jīng)歷公式法計算洪峰 流量。常用的經(jīng)歷公式計算方法有：一般地區(qū)性經(jīng)歷公式、公 路科學研究所經(jīng)歷公式、

8、第二鐵路等值線法、第三鐵路計算 方法。本設(shè)計采用公路科學研究所經(jīng)歷公式：Q = K x Fn (3-1)式中:Q設(shè)計洪峰流量(ni7s;F流域面積km'K徑流模數(shù)，按表31采用；n面積參數(shù)»當FCikm“時，n=l ；當l<F<10km2,按表3-2取值。表3-1 徑流模數(shù)K值重現(xiàn)期 a地區(qū)華北東北東南沿海西由華中黃土高原28. 18. 011.09. 010. 05. 5513. 011.515. 012. 014. 06. 01016. 513. 518. 014. 017. 07.51518. 014. 619. 514. 518. 07. 72519. 5

9、15. 822. 016. 019. 68. 5注：重現(xiàn)期50a時，可用25a的K值乘以1.20。表3-2 面積參數(shù)n值地區(qū)華北東北東南沿海西南華中黃土高原n0.750. 850. 750. 850. 750. 80注：當FCkn?時，n=l，其中、與西北局部地區(qū)，以與省，南海諸島，由于缺乏資料，K值與n值待補。本工程位于開縣，屬于西南地區(qū)，且匯水面積小于1 km ' » 重現(xiàn)期設(shè)計為25年，因此徑流模數(shù)K=16，面積參數(shù)n=l。中原小區(qū)A線排洪溝的匯水面積為50000m"設(shè)計洪峰流量Q, AKxFn = 16 x 50000 x 106 = 0.8m3/s木橋小區(qū)

10、B線排洪溝的匯水面積為45000m »設(shè)計洪峰流量DKxFn = 16 x 45000 x 10-G = 0.72m3/s排洪溝水力計算根本公式：(1)流量公式：Q二AxV 3-22管道流速計算：21V = -'R3- 123-3 n式中：V流速(m/sBR水力半徑m；i水力坡度；n粗糙系數(shù)。將公式3-3代入3-2，得:121V = -R3-l2 3-4ni21Q =，AR> 123-5式中：A過水斷面面積m'，其他參數(shù)意義同前。公式中的過水斷面A和濕周1的求法為：對于梯形斷面：A = B +2 3-6X =B+2 J/+ 23-7式中：h水深m;B一底寬ni；

11、in一溝側(cè)邊坡水平寬度與深度之比；n一溝壁粗糙系數(shù)。矩形斷面：A二B力3-81=B + 2 3-9本設(shè)計排洪溝主要截留小區(qū)旁邊山上的雨洪，并最終收集后排入 市政排洪管道中。排洪溝依山上的地勢而建，排洪溝外表與坡面相平， 由于山體坡度較大，因此采用鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)，同時采用穩(wěn)定性好 的梯形截面。A線排洪溝計算：設(shè)定梯形明渠的底寬為1m，邊坡1 ：m=l ：0.5，有效水深H=0. 7m » 超高取0.3111，那么到達設(shè)計水深時的過水斷面面積和濕周分別為：A = B +2=，x7+5x7x7= 0.945n)2 3-6%=B+2 J/+ 2= /+2x 7x J/+.W = 2.565

12、m3-7 水力半徑 R = A/ / = 0.945/2.565= 0.368山坡上的雨洪沿線收集后匯入山腳段排洪溝，經(jīng)沉砂池沉淀后排 入市政主管，因此山腳段排洪溝的最大流量即為洪峰流量Q = A0.8m3/s o該山坡的坡腳欠地勢最緩，那么該段排洪溝的坡度最小， 坡度為0.023，鋼筋混凝土明渠的粗糙系數(shù)為0.014，那么該段排洪 溝的最大輸送能力為：2121Q = -A*R3- 12= 0.945XQ36凈x喘=4睛/s3-5 nu. ui q可以看出，采用該斷面尺寸的排洪溝完全可以滿足最大洪峰時的 排水量需要，考慮長期運行會有大量泥沙沉積而使排洪溝有效斷面變小等因素，采用底寬為1m，邊坡

13、1 ： 11尸1 ： 0. 5，有效水深H=0. 7m j超高0.3ni的鋼筋混凝土梯形明渠是適宜的。由于山腳段地勢最緩，排洪溝的設(shè)計坡度最小，需要輸送的洪水 量最大，而其他段的設(shè)計坡度更大，需要輸送的洪水量更小，因此在 其他段采用該斷面尺寸的排洪溝也是完全可以滿足要求的。因此，A線排洪溝的設(shè)計尺寸為：底寬1m，邊坡1 ： 0. 5，有效 水深0.7m，超高0. 3m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。B線排洪溝的洪峰流量& = 0.72m3/s，小于A線排洪溝的洪峰流 D量，而且B線排洪溝的坡度比A排洪溝的坡度更大，因此設(shè)計采用與 A線排洪溝一樣的尺寸和結(jié)構(gòu)。3. 5沉砂池設(shè)計：沉砂池主要用于去除

14、相對密度2、65、粒徑0. 2mm以上的砂粒， 在本工程中主要去除陵山洪帶來的泥砂，將其沉淀下來之后再排入市 政管道，防止堵塞市政管道，同時對于山上的雨洪進展一定的緩沖， 起到消能的作用。沉砂池的進水端與排洪溝連接，出水端采用DN1200 鋼筋混凝土管，并最終與原市政DN1200水泥涵管對接。沉砂池的形 式，按池水流方向的不同，可分為平流式、豎流式和旋流式三種；按 池型可分為平流式沉砂池、豎流式沉砂池、曝氣沉砂池和旋流式沉砂 池。平流式沉砂池是常用的形式，水在池沿水平方向流動，具有構(gòu)造 簡單、截留無機顆粒效果較好的優(yōu)點。本設(shè)計擬采用平流式沉砂池。由于該沉砂池處理的是山上的雨洪， 砂量較大，且隨雨天間歇運行，因此只需要待砂斗裝滿，不定期排砂 即可。本設(shè)計采用吸砂泵不定期進展排砂，吸砂泵不置于現(xiàn)場，需要 時運至現(xiàn)場使用即可。平流式沉砂池的設(shè)計規(guī)為：1 ' 最大流速為0. 3m/s;2 、 最大流量時停留時間不小于30s，一般采用3060s °A線沉砂池計算：1 ' 長度：設(shè)計采用最大流速為0. 2 ni/s，最大流量時停留時 間為 40s » 那么 L=vt=0. 2x40=8m2 、斷面尺寸：A=Q/v=0. 8/