东江河池洞段防洪堤工程设计-毕业设计

'目录1工程概况11.1概述11.1.1工程地理位置及流域概况11.1.2编制依据11.1.3勘测设计工作过程11.2水文11.2.1气象特征11.2.2水文基本资料21.2.3洪水21.2.4排涝水文计算31.3工程地质31.3.1区域地质概况31.3.2工程地质条件与评价41.3.3水文地质条件51.4工程任务和规模51.4.1工程任务和标准51.4.2设计水面线51.4.3排涝工程71.5工程布局81.5.1防洪标准及工程级别81.5.2堤（岸）线总布置81.5.3堤型选择91.6堤防设计121.6.1堤顶高程121.6.2堤顶结构121.6.3堤坡121.6.4堤防稳定计算121.6.5挡墙计算131.7排水涵闸132水文计算162.1流域概况162.2气象172.3水文基本资料182.4降雨径流182.5洪水192.5.1暴雨洪水特性192.5.2设计洪水192.6排涝水文计算212.6.1工程区域排水现状222.6.2排涝标准222.6.3设计暴雨222.6.4流域特征参数232.6.5设计排涝流量计算方法及成果2328 2.7施工洪水243工程布局283.1社会经济发展状况及工程建设的必要性283.1.1地区社会经济状况283.1.2工程建设的必要性283.2工程任务313.3工程规模323.3.1流域洪水特征323.3.2防洪标准323.3.3洪水水面线323.4排涝工程433.4.1治涝标准433.4.2排涝涵闸设计排涝流量433.4.3特征水位433.4.4排涝涵闸排涝能力计算444堤坝设计474.1设计依据474.1.1防洪标准及级别474.1.2设计基本资料474.2工程现状及存在问题494.2.1河道现状和问题494.3工程总体布置494.3.1工程总体布置原则534.3.2堤围总布置504.4堤型选择514.4.1土堤514.4.2挡墙514.5堤防设计534.5.1堤顶高程的确定534.5.2堤顶结构534.5.3堤坡534.5.4土堤稳定计算534.5.5挡墙计算575排涝涵闸设计595.1闸址选择595.2设计标准595.3涵闸布置605.4涵闸水力和结构设计605.4.1涵闸水力设计605.4.2涵闸结构设计615.5涵闸稳定计算62参考文献75附录76致谢76毕业设计成绩评定表28 1工程概况1.1概述1.1.1工程地理位置及流域概况信宜市位于广东省西南部，茂名市北部，东与阳春市相接，南与高州市交界，西同广西壮族自治区北流市、容县毗邻，北与罗定市接壤。池洞镇位于信宜市北郊，国道207线及省道325线贯通全境，交通十分便利，全镇总面积148.4km2，辖21个行政村，总人口7.7万人。东江河池洞段防洪堤工程位于鉴江一级支流东江河的上游(又名鉴江信宜段)河段，东江河发源于信宜市东镇庄垌虎豹坑,支流池洞河位于东江河的上游,河长为23.9km，集雨面积68.094km2，东江河与池洞河在上游干流河段汇合（又名铜鼓河），集雨面积为43.204km2，河长为18.23km，比降为0.00955，控制断面以上河段集雨面积114.623km2，东江河集雨面积304.47km2。1.1.2编制依据《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93）；《防洪标准》（GB50201-94）；《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-2006）；《水利工程水利计算规范》（SL104-95）；《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-2008）；《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）；《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）；《水工钢筋混凝土结构设计规范》（SL191-2008）；《堤防工程地质勘察规范》（SL188-2005）。《关于印发〈中小河流治理工程初步设计指导意见〉的通知》（水规计[2011]277号）1.2水文1.2.1气象特征信宜市地处北回归线以南，属南亚热带季风气候，但又有复杂多变的山区气候特点，气候特征夏热冬凉，四季分明。（1）气温信宜站多年平均气温22.3℃，年内最高气温出现在7～8月份，历年最高气温37.8℃；28 年内最低气温出现在12～2月份，历年最低气温-5.5℃。（2）降雨量受南亚热带季风气候影响，本地区雨量充沛，多年平均降雨量为1762mm，最大年降雨量2682mm，出现时间为2008年；最小年降雨量为931mm，出现时间为2000年。降雨年内分配不均，实测6小时最大降雨量169mm，24小时最大降雨量373mm，三天最大降雨量444mm。年陆地蒸发量在697mm左右。（3）风速据有关气象资料，冬季盛行偏北风，夏季盛行东南风，多年平均风速2.2m/s，多年平均最大风速为14m/s，其中最大风速18m/s（1972年11月8日，风向NNW）。（4）其他信宜市多年平均湿度78%，多年平均蒸发量1250mm。此区域是台风活动侵袭多发地区之一，据统计，1949～2005年台风（12级以上）共46次。1.2.2水文基本资料信宜市代表性的雨量站有信宜站和怀乡圩雨量站，没有设置水文站，工程区域缺乏实测流量资料。怀乡圩雨量站位于钱排河与黄华江汇合口处附近，信宜站位于信宜市东镇，距离池洞镇约10km。1.2.3洪水（1）暴雨洪水特性东江河流域洪水是山区暴雨洪水型，降雨是洪水的直接成因。暴雨常发生在5～11月，较集中于8～10月，洪水一般为单峰型。一年内的暴雨次数与降雨量的丰枯有关，降雨后产流和汇流都较快，形成暴涨暴落的洪峰，具有突发性强，洪量集中，破坏性强等特点。（2）设计洪水根据流域地理参数和暴雨参数，分别采用广东省综合单位线法（SUHM-1A.BAS）和推理公式法（TL-1A.BAS）（1988年修订）进行设计洪水计算，设计洪水计算成果见表1。根据《广东省暴雨径流查算图表（使用手册）》的要求，使用综合单位线法及推理公式法计算设计洪水时，在两种方法计算成果（主要频率洪峰流量）相差不超过20%的情况下，原则上采用综合单位线计算成果。从表中可见，综合单位线法计算的洪峰流量较推理公式法计算值略小，相对误差在20%以内，满足《广东省暴雨径流查算图表（使28 用手册）》的要求。因此，本次设计洪水采用综合单位线法计算成果。表1设计洪水计算成果表断面频率P综合单位线Q(m3/s)推理公式法Q(m3/s)洪峰流量误差控制断面1(断面A0)5%78093416.5%10%65375213.2%20%5205678.3%控制断面2(断面B0)5%34039914.8%10%28532211.5%20%2292446.1%控制断面3(断面C0)5%47356015.5%10%39645012.0%20%3153386.8%1.2.4排涝水文计算根据国家测绘局万分之一航测地形图、测绘单位提供的1/1000平面带状地形图进行分析，本次整治范围共划分9个排涝分区，各排涝分区现状大部分为水田、旱地或林地，地势普遍较低，调蓄能力较弱，遭遇洪水时经常受淹。各排涝分区集雨面积小，调蓄容量低，按排涝分区10年一遇洪峰流量作为设计排涝流量。1.3工程地质1.3.1区域地质概况（1）地形地貌信宜地势由南至北，逐步由丘陵地带到山区，全市海拔在500m以上的大小山头371座，其中大田顶，位于信宜市大成镇东部，地理坐标是北纬22°17′31″，东径110°12′51″，海拔1704m，是云开山脉大雾岭的主峰，为粤西第一高峰，西江支流黄华江的发源地。勘察范围内以山地地貌为主，微地貌为河流I级阶地。工程区段河床高程80.60～94.38m，河谷断面多均为“U”型，横向坡度山体一侧陡峭，阶地一侧较平缓。（2）地层岩性根据工程地质调查、钻探揭露和室内土工试验成果，勘察范围的主要地层有第四系全新统填土（Qml）层、第四系下全新统冲积成因(Qal)及第四系残积层成因（Qel）组28 成。（3）地质构造及地震信宜市大地构造位于华南加里东褶皱系粤西隆起带(复背斜带)。区内构造多呈北东或近北东走向。褶皱主要分布于西北部，其轴向以北西向为主，延伸长度一般为17-30km，宽6-12km。主要褶皱有罗磨向斜、旱坪向斜、石挞背斜和扶曹向斜。按《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001），勘察区工程抗震设防烈度为6度，地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。1.3.2工程地质条件与评价根据工程地质测绘、钻探揭露和室内土工试验成果，勘察范围的主要地层有第四系全新统填土（Qml）层、第四系下全新统冲积成因(Qal)及第四系残积层成因（Qel）组成，其特征简述如下：1、第四系人工填土层（Qml）素填土：该层8个孔见到，均有分布。黄色，松散，由粉质粘土堆填，含少量砂质。层厚1.10～4.90m，平均3.60m；层顶标高80.60～93.56m。2、第四系冲积层（Qal）按其组成及性质的不同，可分为如下五个亚层，分述如下：②1碎石土：该层4个钻孔揭露；灰白-灰黄色，饱和，密实，含卵约35-50%，直径为2-5cm不等，呈亚圆、浑圆状，间隙由砾砂及中砂充填。厚度2.20～4.20m，平均2.87m；层顶埋深0.00～3.50m；层顶标高83.56～94.38m。②2细砂：该层2个孔有揭露；灰白色，饱和，松散，成分为石英砂粒，颗粒均匀，级配较好。厚度2.00～3.30m，平均2.65m；层顶埋深2.50～3.50m；层顶标高78.98～91.88m。标贯试验2次，实测击数10～13击；平均击数11.5击。②3砾砂：该层7个孔有揭露；灰褐色，饱和，中密，主要成分为石英。含砾约50%，砾径为2mm不等，颗粒不均匀，级配一般。厚度2.20～5.40m，平均3.80m；层顶埋深1.10～7.40m；层顶标高73.20～88.56m。取样9组，标贯试验10次，实测击数19～46击；平均击数24.2击。②4粉质粘土：该层揭露于4个孔；灰黄、灰色，硬塑，含少量石英砂粒。厚度1.20～5.40m，平均3.00m；层顶埋深0.00～9.50m；层顶标高72.98～84.01m。取样2组，标贯试验3次，实测击数10～14击；平均击数12.6击。②5卵石：该层3个孔有揭露；灰白-灰黄色，饱和，密实，含卵约35-50%，直径为2-5cm28 不等，呈亚圆、浑圆状，间隙由砾砂及中砂充填。厚度1.40～3.50m，平均2.27m；层顶埋深3.90～8.30m；层顶标高76.70～88.58m。3、第四系残积层（Qel）③砂质粘性土：该层8个孔有揭露；黄褐色，硬塑，由花岗岩风化残积而成，遇水易软化、崩解。厚度0.60～6.00m，平均2.74m；层顶埋深4.20～9.70m，平均7.49m；层顶标高74.97～86.83m。该层取土样2组，标贯试验2次，实测击数17～29击；校正击数23.2击。1.3.3水文地质条件本区地下水按其赋存条件主要为第四系松散层潜水，分布于东江河一级阶地及河漫滩地貌单元中的粗砂及砾砂层中，含水介质为冲洪积砂石，储水空间大、渗透性强，水量较大。其补给来源主要为上游地表水、大气降水，排泄方式为河水常年补给两岸地下水，并向河流下游排泄。依据CD4孔水取样分析结果，判定地下水均对混凝土无腐蚀性。1.4工程任务和规模1.4.1工程任务和标准本防洪堤工程治理范围位于干流东江河和支流池洞河上游河段，治理总长度为12.1km,干流东江河上游治理起点位于DJ0+000公路桥位置，支流池洞河上游治理起点位于河CD0+000位置，干支流下游治理终点在池洞镇公路桥DJ6+750处闭合，建设内容包括新建堤防、护岸、穿堤涵闸和河道清障等建设项目，建设堤防总长度为8.6km，涵闸16座。本工程主要任务是通过新建或加固堤防，并配套建设穿堤涵闸，使东江河干流河段防洪标准达到20年一遇标准，支流池洞河及铜鼓河防洪标准达到10年一遇，排涝能力达到10年一遇24h暴雨径流量不受淹，使防护区内池洞镇镇区、池洞村、柑子根村、六冲坑村、高架桐村、东安南村及石布村等镇村约2.44万人口、0.756万亩耕地免遭洪水的袭击，保障和促进地区社会经济发展。1.4.2设计水面线1.4.2.1起推水位的确定⑴、东江河起推断面B0设计水位的确定由于东江河没有实测水位资料，根据东江河河道测量断面数据可知，选取的起推断面A0位于池洞镇平山坡大桥下游约200m，其上下游河段较为顺直，河床断面相对稳定，28 因此，本阶段根据曼宁公式计算出起推断面A0的水位流量关系,然后根据起推断面S01水位～流量关系图，得出控制断面设计洪峰流量～水位关系见表2。表2起推断面A0设计洪峰流量～水位关系表频率洪峰流量(m3/s)水位(m)P=5%78078.21P=10%65377.82P=20%52077.30⑵、控制断面2（断面B0）及控制断面3（断面C0）设计水位的确定以东江河起推断面A0水位~流量关系作为起推条件，根据东江河干流与各支流交汇处同频率设计洪水位，从而确定控制断面2（B0）及控制断面3（C0）的起推水位。表3支流各控制断面的水位～流量关系表特征断面频率洪峰流量(m3/s)水位(m)控制断面2(断面B0)P=5%34081.42P=10%28581.02P=20%22980.53控制断面3(断面C0)P=5%47381.44P=10%39680.94P=20%31580.461.4.2.2糙率（n）（1）现状河道糙率n河床糙率n根据实际河道地形，河床多为砂砾石，下游顺直，上游接缓弯，两岸局部长有杂草等因素，参照《水力计算手册》（2006年第二版），采用0.030。（2）清淤后河道糙率n根据东江河支流铜鼓河原有的河道地形，结合本阶段的工程措施，对B0至B36断面进行河道清淤疏浚，河道糙率根据清淤后的河道断面等情况采用n=0.025。1.4.2.3设计水面线成果根据上述基本资料和边界条件，采用恒定非均匀流公式计算洪水水面线，沿程壅水建筑物按堰流公式计算其壅高水头，推算出本次整治河段的设计水面线成果见表24至表27。28 1.4.3排涝工程1.4.3.1治涝标准根据《广东省防洪（潮）标准和治涝标准（试行）》,治涝设计标准应按涝区十年一遇24小时暴雨所产生的径流量城镇及菜地按一天排干设计，农田按三天排干设计。因此，东江河各小型排涝涵闸以排涝分区10年一遇洪峰流量作为设计排涝流量。1.4.3.2特征水位根据《水利工程水利计算规范》，外江设计运行水位可按抢排要求确定，平原区涵闸的过闸水位差可取0.1~0.3m，由于按排峰确定的涵闸规模略偏于保守，本次取0.3m水位差确定外江设计运行水位。1.4.3.3排涝涵闸排涝能力计算以围内、围外设计水位作为闸上、闸下水位，确定各排水涵闸的设计水位，各排水涵闸特征设计参数表见表4。表4排水涵闸特征设计参数表涵闸名称设计流量(m3/s)设计闸上水位(m)设计闸下水位(m)单孔尺寸孔数底板高程(m)净高(m)净宽(m)R1#涵闸4.5774.574.21.52173.7R2#涵管1.574.874.5Ф0.8173.5R3#涵管3.4377.176.8Ф1176.1R4#涵管1.7381.0580.75Ф0.8180.1R5#涵闸6.9384.684.31.52183.3R6#涵管1.584.984.6Ф0.8183.5R7#涵管1.585.184.8Ф0.8184.5R8#涵管1.585.184.8Ф0.8184.5R9#涵管1.585.284.9Ф0.8184.6R10#涵管1.587.587.2Ф0.8186.2L1#涵管3.757675.7Ф1174.2L2#涵闸7.2677.577.21.52176.2L3#涵管0.9884.484.1Ф0.8182.528 续表涵闸名称设计流量(m3/s)设计闸上水位(m)设计闸下水位(m)单孔尺寸孔数底板高程(m)净高(m)净宽(m)L4#涵闸7.9788.488.11.52187L5#涵管4.1488.888.5Ф1186.25L6#涵管4.0789.389Ф1186.91.5工程布局1.5.1防洪标准及工程级别本次河道治理范围为干流东江河和支流池洞河河段，治理河道总长度为12.1km，主要整治措施为新建防洪堤、护岸、穿堤涵闸和河道清淤等建设项目,建设堤防总长度为8.6km，其中新建斜坡式堤防7.65km，新建复合式堤防0.76km，砼挡墙护岸0.24km，涵闸16座，清淤3.5km。依据《防洪标准》（GB50201-94）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）、《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）及《广东省防洪（潮）标准及治涝标准》（粤水电总字［1995］4号文）等有关规定，确定东江河防洪标准为20年一遇，堤防工程级别为4级，穿堤建筑物防洪标准及建筑物级别与堤防一致，并以排涝分区10年一遇洪峰流量作为设计排涝流量。1.5.2堤（岸）线总布置本防洪堤工程位于干流东江河和支流池洞河上游河段，治理总长度为12.1km,干流东江河上游治理起点位于DJ0+000公路桥位置，支流池洞河上游治理起点位于河CD0+000位置，干支流下游治理终点在池洞镇公路桥DJ6+750处闭合，建设内容包括新建堤防、护岸、穿堤涵闸和河道清障等建设项目，建设堤防总长度为8.6km，其中新建斜坡式堤防7.65km，新建复合式堤防0.76km，砼挡墙护岸0.24km，清淤3.5km，涵闸16座，堤线总布置简述如下：一、干流东江河⑴右岸东江河右岸包括右Ⅲ枯朴山堤段（右C0+000~右C0+978，右C0+978~右C1+213）和右Ⅴ池洞堤段（D0+000~右D0+937）二段，两堤段位于镇区，沿线地势平坦，临河建筑分布集中，河道相对开阔，按照现场地形条件和河道特点，结合镇区发展和镇容镇貌28 要求，同时考虑亲水性和水环境美化功能，房屋集中地段（右C0+978~右C1+213）采用砼挡墙护岸，其他堤段采用带平台斜坡式堤防。⑵左岸东江河左岸含左Ⅲ太安堤段(左C0+000~左C1+562)1段，该段起点位于山脚左C1+562位置，终点至河口左C0+000处，左岸地面皆为农地，无临河建筑，地势开阔，有筑堤条件，按一河两岸统一、协调要求，沿线均采用带平台斜坡式堤型。为满足区域排涝和出水要求，设排水涵闸和埋设涵管。二、支流池洞河支流右岸包括右Ⅰ凤头坡堤段（右A0+000~2+599）和右Ⅱ高垌坡堤段（右B0+000~右B0+565）两段，左岸包括左Ⅰ垌间村堤段(左A0+000~左A0+451)、左Ⅱ沙田堤段（左B0+000~左B1+319）和左Ⅲ太安堤段(左C0+000~左C1+562)共三段。左右岸堤线均沿河道走势布置，闭合成围，堤内有大片农田，地势宽阔，地形平坦，沿线有筑堤条件，按水面线推算成果，现状地面高程普遍低于防洪水位，本次设计拟沿原河岸新建堤防。左Ⅱ沙田堤段堤身单薄，堤线杂乱，为保证防洪安全和通行要求，兼顾堤身美观和两岸协调，拓宽堤面，堤顶宽度3m。为满足区域排涝和出水要求，设排水涵闸和埋设涵管。堤线总体布置具体见《东江河池洞段防洪堤工程总平面布置图》（CD-SG-ZT-01）。1.5.3堤型选择1.5.3.1土堤土堤具有就近取材、便于施工、适应堤基变形能力强、便于加固改建、投资较少等优点，并且亲水性和生态效果较好，从而容易营造出人与自然和谐相处的环境。干流东江河地处镇区，河道相对开阔，按照现场地形条件和河道特点，结合镇区发展和镇容镇貌要求，对房屋集中地段（右C0+978~右C1+213）采用砼挡墙护岸，其他堤段采用带平台斜坡式土堤型式，迎水坡坡度1：2，迎水面采用300mm厚雷诺护垫护坡；背水坡坡度1:1.5，采用草皮护坡；堤顶宽3m。支流池洞河两岸地形平坦，地势宽阔，采用斜坡式土堤,迎水坡坡度1：2，迎水面采用300mm厚雷诺护垫护坡；背水坡坡度1:1.5，采用草皮护坡；堤顶宽2m。1.5.3.2挡墙直墙式堤型适应河道狭窄、地形受限的堤段，具有拆迁、占地少、抗冲能力强等优28 点，其缺点是景观单一，生态效果较差，因此，结合本工程具体条件，对靠近居民区、地形狭窄受限枯朴山堤段(右C0+978~右C1+213)采用直墙式堤型。各堤段堤防型式和具体情况见表5,典型断面见图1和图3。表5堤围断面分布表位置编号名称桩号堤型备注池洞河左岸左Ⅰ垌间村堤段左A0+000~左A0+451斜坡式堤防新建池洞河右岸右Ⅰ凤头坡堤段右A0+000~右A0+527斜坡式堤防加固右A0+527~右A2+402斜坡式堤防新建右A2+402~右A2+599复合式堤防加固右Ⅱ高垌坡堤段右B0+000~右B0+565复合式堤防加固东江河左岸左Ⅱ沙田堤段左B0+000~左B1+319斜坡式土堤加固左Ⅲ太安堤段左C0+000~左C1+562带平台斜坡式堤防加固东江河右岸右Ⅲ枯朴山堤段右C0+000~右C0+978带平台斜坡式堤防加固右C0+978~右C1+213砼挡墙护岸新建右Ⅳ池洞堤段右D0+000~右D0+937带平台斜坡式堤防新建图1带平台斜坡式堤典型断面28 图2斜坡式堤典型断面图3直墙式堤典型断面28 1.6堤防设计1.6.1堤顶高程本工程干流东江河防洪标准为20年一遇，支流池洞河防洪标准为10年一遇，相应堤防工程级别为4级和5级，根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）的规定，堤防堤顶高程由设计洪水位加堤顶超高确定。经计算，顶超高Y取0.8m，堤顶高程计算成果见表5-3~表5-6。1.6.2堤顶结构干流东江河堤段堤顶宽度为3m，支流池洞河堤顶宽度2m。堤顶结构根据防汛、管理、施工、群众生产等需要，并结合堤身土质、气象条件及构造要求布置，堤顶采用200mm厚泥结碎石路面，为减少路面积水，路面设置3%排水坡度。1.6.3堤坡根据堤防等级、堤基条件、筑堤土质、风浪情况、堤高等条件，结合原有岸坡情况，并经稳定计算后确定。本次新建的土堤迎水坡坡比为1:2.0，背水坡为1:1.5,迎水坡采用雷诺护垫，背水坡采用草皮护坡。1.6.4堤防稳定计算按《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）规定，河堤应进行渗流和渗透稳定计算，分析稳定渗流期和水位骤降期两种工况下渗流场水头、坡降分布等水力要素，并进行堤身和堤基渗透稳定计算，由于数值法可较好的适应复杂的边界条件和非均质堤基，准确的模拟流场分布，并能接力分析渗流对堤坡稳定的影响，因此，本设计采用《理正岩土计算5.11版》渗流有限元法分析堤防渗流。土堤抗滑稳定计算按规范要求采用瑞典圆弧法计算，本次设计按堤基情况、堤身高度和水位差等因素选取桩号左C1+005处断面作为典型计算断面，由理正边坡稳定计算程序自动搜索最危险滑裂面并确定最小安全系数，计算结果如表6。表6土堤稳定计算成果表计算工况堤高(m)抗滑安全系数备注迎水侧背水侧迎水坡背水坡稳定渗流期4.32.6/1.38水位骤降期4.32.62.61/28 计算结果表明，迎水坡和背水坡抗滑稳定系数均满足规范允许值，堤身满足稳定要求。1.6.5挡墙计算⑴重力式挡墙按堤线布置和堤型选择情况，高垌坡堤段采用重力式挡墙护岸，枯朴山堤段镇区段采用半重力式挡墙护岸，考虑挡墙高度和地形条件等因素,选取桩号左C0+236处重力式挡墙及右C1+050处半重力式挡墙作为典型断面，采用济南百图《水工挡土墙设计软件》(2008版)进行计算，计算断面见图26。表7挡墙稳定计算成果表序号断面桩号工况抗滑系数抗倾系数基底应力PmaxPmin1左C0+236正常工况1.566.0876.081非常工况1.143.0078.032右C1+050正常工况1.797.2888.052非常工况1.353.5590.281.7排水涵闸堤防建成后为排出围内积水，不致发生内涝，沿堤线设置排水涵闸，涵闸位置结合围内现有的排水沟分布和地形条件等情况综合确定，本次设计埋设承插管涵12座和新建涵闸4座，涵闸具体情况见表8。根据《水闸设计规范》（SL265-2001）规定，位于防洪堤上的水闸，其级别不得低于防洪堤的级别，其防洪标准不得低于防洪堤的防洪标准。因此，确定本工程涵闸级别与防洪堤级别一致，各排涝涵闸的特征参数如下表8。表8涵闸特征设计参数统计表涵闸名称设计流量(m3/s)设计闸上水位(m)设计闸下水位(m)单孔尺寸孔数底板高程(m)净高(m)净宽(m)R1#涵闸4.5774.574.21.52173.7R2#涵管1.574.874.5Ф0.8173.528 续表涵闸名称设计流量(m3/s)设计闸上水位(m)设计闸下水位(m)单孔尺寸孔数底板高程(m)净高(m)净宽(m)R3#涵管3.4377.176.8Ф1176.1R4#涵管1.7381.0580.75Ф0.8180.1R5#涵闸6.9384.684.31.52183.3R6#涵管1.584.984.6Ф0.8183.5R7#涵管1.585.184.8Ф0.8184.5R8#涵管1.585.184.8Ф0.8184.5R9#涵管1.585.284.9Ф0.8184.6R10#涵管1.587.587.2Ф0.8186.2L1#涵管3.757675.7Ф1174.2L2#涵闸7.2677.577.21.52176.2L3#涵管0.9884.484.1Ф0.8182.5L4#涵闸7.9788.488.11.52187L5#涵管4.1488.888.5Ф1186.25L6#涵管4.0789.389Ф1186.9表9宜市东江河池洞段防洪堤工程特性表序号名称单位数量备注1工程特性集雨面积km2304.472保护人口万人2.443保护农田面积万亩0.7564工程级别级4地震基本烈度6度5防洪标准东江河P=5%，池洞河10%6洪峰流量m3/s780控制断面A07治理河道长度km12.18建设堤防总长度8.6km新建斜坡式堤防7.65km，新建复合式堤防0.76km，砼挡墙护岸0.24km9新建穿堤涵闸座16涵闸4座，涵管12座10堤防（岸）断面型式带平台斜坡式土堤，复合式堤防，墙式护岸11工程永久占地亩165.5528 续表序号名称单位数量备注12施工临时用地亩100.75临时道路、营地、土料场等13主要工程量土方开挖m35811014填土回填m313070215C20混凝土m31023916C25混凝土m3283.217钢筋t11.618雷诺护垫个1970819河道清淤m31685220草皮护坡m23183421经济指标工程总投资万元3155.29工程部分投资：2957.72万元专项部分投资：197.55万元22经济内部收益率%9.0大于8%23经济净现值万元312.524经济效益费用比1.23大于125施工总工期月1228 2水文计算2.1流域概况广东省信宜市东江河池洞段防洪堤工程位于池洞镇，地处广东省信宜市的北部，鉴江一级支流东江河的上游。鉴江发源于信宜市东镇庄垌虎豹坑，干流先向北后转南流经信宜、高州、化州三市至湛江吴川市黄坡注入南海。鉴江干流全长231km，总落差220m，平均坡降0.374‰，流域总面积9464km2，最大年输砂量达0.0311亿t。东江河位于鉴江上游，又名鉴江信宜段，发源于信宜市东镇庄垌虎豹坑，先向北后转南流经信宜城区，其中东江河水位观测站位于东镇，其上游集雨面积为304.7km2。支流池洞河位于东江河的上游，集雨面积为68.094km2，河长为23.9km，比降为0.00916。东江河与池洞河汇合口上游干流河段又名铜鼓河，集雨面积为43.204km2，河长为18.23km，比降为0.00955。本次工程范围为东江河上游河段，控制断面1为河道整治起点A0，位于池洞镇平山坡大桥下游约200m，距离上游汇合口约1.95km，断面以上河段集雨面积为114.623km2，河长为20.35km，比降为0.00785；控制断面2和控制断面3分别为铜鼓河河口B0及池洞河河口C0。流域水系图如下图所示。28 图4东江河流域水系图2.2气象信宜市地处北回归线以南，属南亚热带季风气候，但又具有复杂多变的山区的气候特点，形成北热带、南亚热带、中亚热带、北亚热带等几个气候带。气候特征夏热冬凉，四季可分，同时雨热同季，雨量充沛，春有冻害，偶有台风影响，云雾常常罩山，夏季易涝，冬季偶有霜冻，无霜期长。小气候非常复杂，山区、丘陵的天气差异较大，山区冬季气温可低至零下，常凝霜结冰。海拔100m以下的偏南地区，春夏季总天数为283d，海拔450m以上的高丘山岭区，冬季天数达95d以上。（1）气温28 信宜站多年平均气温22.3℃，年内最高气温出现在7～8月份，历年最高气温37.8℃（1989年7月17日）；年内最低气温出现在12～2月份，历年最低气温-5.5℃（1959年1月10日）。信宜站历年月平均气温见表2-1。表10信宜站历年月平均气温表月份123456789101112全年气温14.515.519.222.92627.328.227.726.723.919.916.222.3（2）降雨量受南亚热带季风气候影响，本地区雨量充沛，多年平均降雨量为1660mm，最大年降雨量2682mm，出现时间为2008年；最小年降雨量为931mm，出现时间为2000年。降雨年内分配不均，实测6小时最大降雨量169mm，24小时最大降雨量373mm，三天最大降雨量444mm。年陆地蒸发量在697mm左右。（3）风速据有关气象资料，冬季盛行偏北风，夏季盛行东南风，多年平均风速2.2m/s，多年平均最大风速为14m/s，其中最大风速18m/s（1972年11月8日，风向NNW）。（4）其他此区域是台风活动侵袭多发地区之一，据统计，1949～2005年台风（12级以上）共46次。2.3水文基本资料信宜市代表性的雨量站有信宜站和怀乡圩雨量站，没有设置水文站，工程区域缺乏实测流量资料。怀乡圩雨量站位于钱排河与黄华江汇合口处附近，信宜站位于信宜市东镇，距离池洞镇约10km。2.4降雨径流信宜站距离池洞镇约10km，有1954年至2008年降雨量资料，所以降雨量采用距池洞镇较近的信宜站成果（年降雨量频率曲线见图2-7），年径流量采用《广东省水文图集》28 查算成果，结果见表11、表12。表11降雨、径流设计参数站名均值CvCs/Cv降雨1762.210.222径流11000.352表12年降雨、年径流年内分配计算成果表（%）项目567891011121234全年降雨16.7319.1613.6815.157.783.461.721.292.123.364.0211.53100径流23.8224.507.9712.169.824.475.21.111.772.153.093.961002.5洪水2.5.1暴雨洪水特性东江河流域洪水是山区暴雨洪水型，降雨是洪水的直接成因。暴雨常发生在5～11月，较集中于8～10月，洪水一般为单峰型。一年内的暴雨次数与降雨量的丰枯有关，降雨后产流和汇流都较快，形成暴涨暴落的洪峰，具有突发性强，洪量集中，破坏性强等特点。2.5.2设计洪水2.5.2.1洪水标准本工程是已经列入广东省中小河流治理项目的堤防工程，其中东江河干流河段主要保护池洞镇镇区、池洞家村、太安及池洞第一中学、池洞第二中学等，捍卫人口较多，保护耕地面积较大；支流池洞河及铜鼓河分别保护两岸石庆村、铜鼓村等居民区，捍卫人口较少，主要保护少部分农田及旱地。根据《防洪标准》（GB50201-94）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）和《中小河流治理工程初步设计指导意见》（水规计【2011】277号）等规定，本工程东江河干流河段防洪标准采用20年一遇设计，支流池洞河及铜鼓河防洪标准采用10年一遇。2.5.2.2设计洪水计算方法本工程所在东江河流域无水文站，缺乏实测的流量资料，按《水利水电工程设计洪28 水计算规范》（SL44—93）要求，计算短缺资料地区设计洪水，应尽可能采用几种方法，对各种方法计算成果，应进行综合分析，合理选定。因此，本工程设计洪水采用综合单位线和推理公式法两种方法进行计算，然后合理选定设计洪水计算成果。2.5.2.3流域地理参数广东省信宜市东江河池洞段防洪堤工程位于东江河上游，控制断面1为河道整治起点A0，位于池洞镇平山坡大桥下游约200m，距离上游汇合口约1.95km，控制断面2和控制断面3分别为铜鼓河河口B0及池洞河河口C0，根据1/10000的地形图，对各控制断面以上的流域地理参数进行量算，量算成果见表13。表13东江河各控制断面地理参数表断面名称集雨面积(km2)河长(km)比降(‰)控制断面1(断面A0)114.62320.357.85控制断面2(断面B0)43.20418.239.55控制断面3(断面C0)68.09423.99.162.5.2.4设计暴雨根据《广东省暴雨径流查算图表》（2003年版）、《广东省水文图集》查得流域中心设计暴雨参数见表14。表14控制断面暴雨参数表历时点暴雨参数KPCVCS/CVP=5%P=10%P=20%1h600.353.51.6701.4691.2566h1000.453.51.8821.5991.30624h1550.453.51.8821.5991.3063天2200.483.51.9461.6361.3192.5.2.5产、汇流参数根据《广东省暴雨径流查算图表》（2003年版）查得：设计暴雨定点定面关系为暴28 雨低区，暴雨分区为Ⅸ粤西沿海，亚区为Ⅸ2鉴江、九洲江，综合单位线为Ⅲ号无因次单位线，推理公式法为大陆区，查算成果见表15。表15设计洪水产汇流计算参数表流域地点暴雨分区亚区设计雨型设计暴雨点～面关系产流综合单位线法推理公式法m1～θ无因次单位线ui～xim～θ东江河Ⅸ粤西沿海Ⅸ2鉴江、九洲江粤西沿海暴雨低区粤西沿海BⅢ大陆2.5.2.6设计洪水成果根据河流各控制断面的地理参数和暴雨参数，分别采用广东省综合单位线（SUHM-1A.BAS）（1991年）和推理公式法（TL-1A.BAS）（1988年修订）进行设计洪水计算。设计洪水计算结果比较如下表所示。表16设计洪水成果对比表断面频率P综合单位线Q(m3/s)推理公式法Q(m3/s)洪峰流量误差控制断面1(断面A0)5%78093416.5%10%65375213.2%20%5205678.3%控制断面2(断面B0)5%34039914.8%10%28532211.5%20%2292446.1%控制断面3(断面C0)5%47356015.5%10%39645012.0%20%3153386.8%根据《广东省暴雨径流查算图表（使用手册）》的要求，使用综合单位线法及推理公式法计算设计洪水时，在两种方法计算成果（主要频率洪峰流量）相差不超过20%的情况下，原则上采用综合单位线计算成果。从上表可知，各控制断面设计洪水采用两种28 方法计算的洪峰流量的相对误差均没有超过20%，计算结果基本合理，因此本次设计洪水采用综合单位线法计算的成果。2.6排涝水文计算2.6.1工程区域排水现状根据国家测绘局万分之一航测地形图、测绘单位提供的1/1000平面带状地形图进行分析，本次整治范围共划分9个排涝分区（见图5），各排涝分区现状大部分为水田、旱地或林地，地势普遍较低，调蓄能力较弱，遭遇洪水时经常受淹。图5排水分区示意图2.6.2排涝标准各排涝分区集雨面积小，调蓄容量低，可按排涝分区10年一遇洪峰流量作为设计排28 涝流量。2.6.3设计暴雨设计暴雨根据《广东省暴雨参数等值线图》和《广东省暴雨径流查算图表》直接查算，查算成果见表17。表17小型排涝闸汇水区域设计暴雨成果表（P=10%）参数来源广东省暴雨参数等值线图时程(小时)162472点暴雨均值(mm)60100155220变差系数Cv0.350.450.450.48模比系数Kp(P=10%)1.4691.5991.5991.636备注Cs=3.5Cv2.6.4流域特征参数经在万分之一地形图上量算，各排涝区涵闸闸址以上流域特征参数成果见表18。表18各涵闸流域特征参数计算成果表序号涵闸名称集雨面积（km2）备注1R1#涵闸0.355排水I区2R2#涵管0.0419排水Ⅱ区3R3#涵管0.252排水Ⅲ区4R4#涵管0.112排水Ⅳ区5R5#涵闸0.5830.5830.5830.5830.5830.583排水Ⅴ区排水Ⅴ区排水Ⅴ区排水Ⅴ区排水Ⅴ区排水Ⅴ区6R6#涵管7R7#涵管8R8#涵管9R9#涵管10R10#涵管11L1#涵管0.281排水Ⅵ区12L2#涵闸0.616排水Ⅶ区13L3#涵管0.057排水Ⅷ区14L4#涵闸1.61.61.6排水Ⅸ区排水Ⅸ区排水Ⅸ区15L5#涵管16L6#涵管28 2.6.5设计排涝流量计算方法及成果各排水分区汇水面积较小，流域特征参数不明显，所以按经验公式法计算各排水分区的设计洪水成果，计算公式如下：（2—1）式中：——设计洪峰流量，m3/s；——设计24小时最大降雨量，mm；——集雨面积，km2；——参数，对于本工程取0.044。根据上式，东江河左右岸各涵闸设计洪峰流量成果见表19。表19小型涵闸设计洪峰成果表涵闸名称对应桩号汇水面积(km2)H24P(mm)CPF0.84Qp(m3/s)R1#涵闸右D0+9170.355247.8450.0440.4194.57R2#涵管右D0+6960.0419247.8450.0440.3140.76R3#涵管右C0+8120.252247.8450.0443.7183.43R4#涵管右A2+0360.112247.8450.0440.1591.73R5#涵闸右A0+9170.5830.5830.5830.5830.5830.5830.5830.583247.845247.845247.845247.845247.845247.845247.845247.8450.0440.0440.0440.0440.0440.0440.0440.0440.6360.6360.6360.6360.6360.6360.6360.6366.93R6#涵管右A0+7571.5R7#涵管右A0+6561.5R8#涵管右A0+6031.5R9#涵管右A0+5251.5R10#涵管右A0+1261.5L1#涵管左B1+5330.281247.8450.0440.3443.75L2#涵闸左B0+4920.616247.8450.0440.6667.26L3#涵管左A1+5890.057247.8450.0440.090.98L4#涵闸左A0+3531.61.61.61.6247.845247.845247.845247.8450.0440.0440.0440.0441.4841.4841.4841.4847.97L5#涵管左A0+2264.14L6#涵管左A0+1584.072.7施工洪水本项目施工洪水主要为堤防工程、涵闸工程及护岸工程的施工洪水。根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004），广东省信宜市东江河池洞段防洪堤工程堤防等级为4级，因此确定施工导流标准为5年一遇。28 结合工程的特点，根据以上洪水计算的成果，本阶段控制断面1（A0）全年5年一遇的施工洪水为520m3/s，控制断面2（B0）全年5年一遇的施工洪水为229m3/s，控制断面3（C0）全年5年一遇的施工洪水为315m3/s。图6东江河控制断面1（断面A0）各频率设计洪水过程线图7东江河控制断面2（断面B0）各频率设计洪水过程线28 图8东江河控制断面3（断面C0）各频率设计洪水过程28 图9信宜站年降雨量频率曲线42 3工程布局3.1社会经济发展状况及工程建设的必要性3.1.1地区社会经济状况（1）信宜市经济发展状况信宜市位于广东省西南部，茂名市北部，东与阳春市相接，南与高州市交界，西同广西壮族自治区北流市、容县毗邻，北与罗定市接壤。东西长102.719km，南北宽57.656km，全市总面积3101.7km2，七成多是山地，属广东省50个山区县（市）之一。全市辖19各镇370个村委会，总人口123多万，其中市区人口18万。信宜市近年经济发展迅速，综合实力大大提高，“八五”时期以来，连续五年成为“吨谷市”，进入了全国农林牧渔业总产量百强县（市）、全国水果百强县（市）、全国粮食生产先进县（市）、全国造林绿化“百佳市”等。2005年，完成了全市生产总值124.2亿元，比上年增长了14.4%，完成工业增加值44.8亿元，农业增加值42.4亿元，第三产业增加值37亿元，实现财政总收入6.3亿元，比上年增长10.9%，农民人均纯收入4617元，比上年增长5.5%。（2）池洞镇经济发展状况池洞镇位于信宜市北郊，距市区10km。全镇总面积146.16km2，辖21个行政村和1个居委会，总人口约7.68万人。该镇是信宜市区饮用水源二级保护区和市区北郊的商贸重镇。全工业经济稳步发展，2009年全镇有中小企业1038家，工农业总产值达16.19亿元，形成了以毛织制衣、竹木器加工、电子塑胶、饲料加工销售、旅游饮食服务等行业为主的经济发展新格局。农业产业结构不断调整优化，龙耕万亩油茶、旺坡五千亩黄榄、东安二千六百亩商品菜三大种植基地以及山地鸡、生猪、凼仔鱼、肉牛四大养殖基地初具规模。该镇森林覆盖率达到68%，生态环境优美。辖区内有粤西第一漂——甲门峡漂流，投资近亿元的池洞莲花湖庄园旅游景区正在建设中。在旅游业带动下，“食惯嘴”饮食企业已发展到30家，每年消费的人数达85万人次，旅游饮食服务业成为池洞的支柱产业。3.1.2工程建设的必要性（1）工程区域洪涝灾害比较频繁信宜市属南亚热带，是低纬度山区，随着地面高度的垂直分异和山脉走向变化等自然环境影响，既有明显的季风气候，又有复杂多变的山区气候特色。汛期4~9月份雨量约占全年80%，雨量集中，暴雨频繁，降雨强度大，多年平均降雨量由西南向东北递减，42 其变化范围为1570～2080mm，其中西南方的东江河、东镇河流域多年平均降雨量为2080mm，是全市最大的暴雨中心。东江河流域主要洪涝灾害如下：1952年5月15日，池洞、金垌、北界等地区，因降大暴雨受灾农田2万亩，冲崩堤围16127米，渠道18400米，水利工程440宗，房屋32间，死4人。1953年4月30日至5月4日，池洞、东镇、金垌、东江河沿岸，降雨受灾农田0.36万亩，冲崩堤围9603米，水利工程293宗，房屋35间，死4人。1962年5月12日至25日，怀乡、池垌、北界、金垌等地区，因降雨受灾农田2.39万亩，冲崩堤围29775米，水利工程324宗，房屋283间，崩山2042处。1969年8月11日，池洞、东镇、北界、怀乡、径口等地区，因降大暴雨，降雨量达176.3毫米，受灾农田1.45万亩，冲崩堤围62860米，水利工程130宗，房屋556间，死4人。1979年8月16～18日，东江、北界两河沿岸等地区，因降大暴雨，降雨量达106毫米，受灾农田2.02万亩，冲崩堤围20953米，水利工程1174宗，房屋556间。1987年6月3～5日，全市15个镇，出现百年以来罕见的特大暴雨，降雨量达437.6毫米，受灾农田16.01万亩，东江河水位上涨2～5米，冲崩堤围44082米，水利工程1501宗，渠道72400米，房屋13437间，死8人，重伤15人，损坏公路、桥梁、电线路等损失约8750万元。1989年7月17～18日，池垌、东镇、北界、白石等20个乡镇，因降大暴雨，降雨量达165.2毫米，受灾农田9.04万亩，冲崩房屋222间，损坏房屋6354间，受灾人口12.45万人，受伤8人。1998年6月23～25日，池洞、东镇、北界、镇隆等23个乡镇310条村，因降大暴雨，降雨量分别达363.3毫米，受灾农田21万亩，受灾人口54.7万人，紧急转移1832人，冲崩房屋7454间，损坏房屋16000间，死亡牛26头、猪193头、山地鸡54.3万只。2004年5月18～19日，池洞、东镇、北界、镇隆等4个镇，因降大暴雨，降雨量达121.2毫米，受灾农田13.35万亩，受灾人口4.5万人，冲崩房屋68间，损坏房屋72间，冲毁陂坝182座，损坏灌溉设施19处。2005年5月7～9日，东镇、北界、金垌、朱砂、池垌等7个镇，因降大暴雨，降雨量达159.7毫米，受灾农田2.72万亩，受灾人口10.9万人，冲崩房屋29间，死亡山地鸡2.31万只，冲毁陂坝57座，损坏灌溉设施19处。2008年6月10日，由于当天降雨时段集中，暴雨导致信宜市区东江河上游池洞镇42 日降雨量为178mm，怀乡、北界等镇日降雨量也超过140mm。致使东江河流域山洪暴发，出现山体滑坡，房屋大量倒塌，公路和水利工程损失严重。（2）工程建设是消除工程隐患、确保工程安全的必要措施治理范围内，已有堤线未能形成完整的防洪体系，不能抵御10年一遇以上的洪水。现有堤防堤顶高程普遍不足，堤段顶宽度仅0.8~2m，堤身边坡较陡，存在滑坡、管涌等险患。由于抽沙影响，河床下切严重，已经引起部分河岸塌陷；池洞镇镇区河段建筑物、构筑物侵占河道现象严重，阻碍行洪能力，危害河岸安全。因此，本工程的实施可以工程隐患，发挥整体防洪效益。图10河道堤岸崩塌现状图42 图11河道两岸现状图（3）工程建设是保障和改善民生的迫切性需要建国至今，我国大江大河的防洪体系基本完成，但中小河流治理欠帐多，问题突出，主要表现在：①缺乏系统治理，防洪标准低；②洪涝灾害频繁，人员伤亡严重；③管理薄弱，河流规划和前期工作滞后；④投入不足，治理任务艰巨。本工程是属于防洪减灾的社会公益性工程，已经列入了《广东省重点地区中小河流近期治理建设规划》，是保障和改善民生的民心工程，符合了中央1号文、省委省政府的重要指示精神。工程范围两岸分布池洞镇镇区、池洞村、石庆村、铜鼓村等镇村居民区，有大量的农田、果林及菜地，还有池洞镇第一中学、池洞二中及207国道。本工程的实施，将切实解决两岸农民群众防范洪灾的后顾之忧，确保流域两岸人民群众安居乐业，是保障和改善民生的迫切性需要。（4）是改善河岸生态，美化镇区环境的需要工程的实施，将改变现有堤线杂乱无章的状态，会显著提升河岸生态环境，改善池洞镇人居环境，为打造旅游发展、饮食服务重点镇的重要品牌夯实了础，因此，当地政府和群众迫切要求对东江河池洞镇河段进行治理。3.2工程任务广东省信宜市东江河池洞段防洪堤工程的主要任务是通过新建或加固堤防，并配套建设穿堤涵闸，使东江河干流河段防洪标准达到20年一遇标准，支流池洞河及铜鼓河防洪标准达到10年一遇，排涝能力达到10年一遇24h暴雨径流量不受淹，使防护区内池42 洞镇镇区、池洞村、柑子根村、六冲坑村、高架桐村、东安南村及石布村等镇村约2.44万人口、0.756万亩耕地免遭洪水的袭击，保障和促进地区社会经济发展。3.3工程规模3.3.1流域洪水特征东江河流域洪水是山区暴雨洪水型，降雨是洪水的直接成因。暴雨常发生在5～11月，较集中于8～10月，洪水一般为单峰型。一年内的暴雨次数与降雨量的丰枯有关，降雨后产流和汇流都较快，历时短，流速大，洪水暴涨暴落，易发生山洪、泥石流等地质灾害，具有突发性强，洪量集中，破坏性强等特点。3.3.2防洪标准本工程是已经列入广东省中小河流治理项目的堤防工程，其中东江河干流河段主要保护池洞镇镇区、池洞家村、太安村及池洞第一中学、池洞二中等，捍卫人口较多，保护耕地面积较大；支流池洞河及铜鼓河分别保护两岸石庆村、铜鼓村等居民区，捍卫人口较少，主要保护少部分农田及旱地。根据《防洪标准》（GB50201-94）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）和《中小河流治理工程初步设计指导意见》（水规计【2011】277号）等规定，本工程东江河干流河段防洪标准采用20年一遇设计，支流池洞河及铜鼓河防洪标准采用10年一遇。3.3.3洪水水面线3.3.3.1河道断面对东江河干流进行纵横断面的测量，河道计算断面位置如下图12。42 图12信宜市东江河洪水计算断面位置图3.3.3.2壅水建筑物表20本工程范围各壅水建筑物特征值表河流名称壅水建筑物类别断面号溢流宽度(m)堰顶高程(m)池洞河1#水陂水陂上断面C341.578.17水陂下断面C22#水陂水陂上断面C944.1581.76水陂下断面C842 续表河流名称壅水建筑物类别断面号溢流宽度(m)堰顶高程(m)池洞河3#水陂水陂上断面C124683.5水陂下断面C11本次水面线计算范围内有2宗壅水建筑物，各拦河水陂特征参数见表20。3.3.3.3边界条件的选定（1）东江河起推断面B0设计水位的确定由于东江河没有实测水位资料，根据东江河河道测量断面数据可知，选取的起推断面A0位于池洞镇平山坡大桥下游约200m，其上下游河段较为顺直，河床断面相对稳定，因此，本阶段根据曼宁公式计算出起推断面A0的水位流量关系。参数选取：根据测量河道断面数据分析，河床比降采取A0断面上、中、下游五个断面的实测资料，参考河道走势及水流情况，采用平均比降为1.55‰；河床糙率n根据实际河道地形，河床多为砂砾石，下游顺直，上游接缓弯，两岸局部长有杂草等因素，参照《水力计算手册》（2006年第二版），采用0.025。计算公式如下：（3—1）（3—2）式中：Q—流量，m3/s；A—过水断面面积，m2；R—水力半径，m；J—水力坡度；C—谢才系数；n—河道糙率，取n=0.025。东江河起推断面A0的水位流量关系计算成果见表21。表21东江河起推断面A0水位流量关系表水位（m）过水断面A（m2）湿周X（m）水力半径R（m）糙率（n）谢才系数(C)比降J流量Q（m3/s）73.5113.2130.180.440.02534.8540.0015511.9942 74.0128.8932.700.880.02539.1830.0015541.89续表水位（m）过水断面A（m2）湿周X（m）水力半径R（m）糙率（n）谢才系数(C)比降J流量Q（m3/s）74.5145.6034.981.300.02541.8070.0015585.6975.0163.3437.301.700.02543.6910.00155141.9875.5182.1639.902.060.02545.1170.00155209.4276.01102.5143.582.350.02546.1290.00155285.5376.51124.6147.282.640.02547.0120.00155374.4277.01148.6352.362.840.02547.5970.00155469.2577.51176.2462.082.840.02547.5980.00155556.4678.01207.1164.443.210.02548.5920.00155710.3378.51238.7966.343.600.02549.5180.00155883.22图13东江河起推断面A0水位流量关系曲线表22起推断面A0设计洪峰流量～水位关系表频率洪峰流量(m3/s)水位(m)P=5%78078.21P=10%65377.82P=20%52077.3042 查起推断面A0水位～流量关系图3-4，得出断面设计洪峰流量～水位关系见表22。（2）控制断面2（断面B0）及控制断面3（断面C0）设计水位的确定以东江河起推断面A0水位~流量关系作为起推条件，根据东江河干流与各支流交汇处同频率设计洪水位，从而确定控制断面2（B0）及控制断面3（C0）的起推水位。表23支流各控制断面的水位～流量关系表特征断面频率洪峰流量(m3/s)水位(m)控制断面2(断面B0)P=5%34081.42P=10%28581.02P=20%22980.53控制断面3(断面C0)P=5%47381.44P=10%39680.94P=20%31580.463.3.3.4糙率（n）的推求（1）现状河道糙率n河床糙率n根据实际河道地形，河床多为砂砾石，下游顺直，上游接缓弯，两岸局部长有杂草等因素，参照《水力计算手册》（2006年第二版），采用0.030。（2）清淤后河道糙率n根据东江河支流铜鼓河原有的河道地形，结合本阶段的工程措施，对B0至B36断面进行河道清淤疏浚，河道糙率根据清淤后的河道断面等情况采用n=0.025。3.3.3.5水面线推求的计算方法根据上述基本资料和边界条件，采用恒定非均匀流公式计算水面线；沿程壅水建筑物按堰流公式计算其壅高水头。（1）水面线计算公式：（3—3）式中：、——分别为下断面和上断面的水位，m；、——分别为下断面和上断面的流速水头，m；、——分别为上下断面之间的沿程水头损失和局部水头损失，m。42 （2）堰流公式：（3—4）式中：—流量，m3/s；—堰流净宽，m；—计入行近流速水头的堰上水深，m；—堰流侧收缩系数，查阅《涵闸设计规范》（SL265-2001）；m—堰流流量系数，0.385；3.3.3.6设计水面线成果根据以上参数和计算方法，推算出东江河河道设计水面线计算成果，如下表所示。表24东江河水面线计算成果表（断面A0至A19）断面编号间距(m)累加距(m)各频率设计洪水位(m)备注P=5%(Q=780m3/s)P=10%(Q=653m3/s)P=20%(Q=520m3/s)A00078.2177.8277.3A115015078.7578.3277.78A210025078.7778.3377.78A310035078.9278.4777.92A410045078.9578.577.94A510055079.2578.878.26A610065079.3178.8578.29A710075079.457978.48A810085079.4879.0478.52A910095079.5379.1878.59A10100105079.9879.6179.12A11100115080.0179.6379.16A12100125080.2779.8579.37A13100135080.3379.8579.37A14100145081.180.7280.26A15100155081.1380.7580.26A16100165081.2380.8480.38A17100175081.2680.8680.38A18100185081.380.9180.44A19100195081.3580.9280.46干支流汇合口42 表25支流铜鼓河清淤前水面线计算成果表（断面B0至B36）断面编号间距(m)累加距(m)各频率设计洪水位(m)备注P=5%(Q=340m3/s)P=10%(Q=285m3/s)P=20%(Q=229m3/s)B0120207081.4281.0280.53B1100217081.6481.2180.7B2100227082.0481.8581.19B3100237083.6383.1982.69B4100247083.6583.2382.77B5100257083.9883.5383.04B6100267084.0983.6683.2B7100277084.1783.7483.3B8100287084.5684.1283.6B9100297084.6184.1683.6B10100307084.7184.2883.61B11100317084.7484.2883.61B12100327084.8484.383.81B13100337084.9784.383.97B14100347085.6485.3184.91B15100357085.7485.485B16100367085.7685.4185B17100377085.8985.4985.05B18100387086.2586.0185.75B19100397086.3386.185.87B20100407087.2386.9286.58B21100417087.3387.0286.58B22100427087.3787.0986.8B23100437087.5387.2887B24100447088.0387.7587.45B25100457088.1187.9687.78B26100467088.4288.1287.82B27100477088.888.588.19B28100487089.188.8188.45B29100497089.218988.61B30100507090.3190.0489.69B31100517090.4990.189.76B32100527091.3691.0290.65B33100537091.591.290.82B34100547091.5891.2290.85B35100557091.7391.389142 B36100567091.891.4691.1表26支流池洞河水面线计算成果表（断面C0至C25）断面编号间距(m)累加距(m)各频率设计洪水位(m)备注P=5%(Q=473m3/s)P=10%(Q=396m3/s)P=20%(Q=315m3/s)C010010081.4480.9480.48池洞河河口C120030081.5281.0980.63C220050081.5581.2280.971#水陂C320070082.4982.2381.91C420090082.6282.2781.97C5200110084.383.883.23C6200130084.5784.0483.45C7200150084.6784.1683.6C8200170084.7484.2583.632#水陂C9200190085.485.0484.61C10200210085.685.3384.9C11200230085.6985.485.073#水陂C12200250086.9486.5986.2C13200270087.7887.0886.92C14200290087.7987.4287.02C15200310089.0988.788.29C16200330089.188.7188.42C17200350090.8690.3389.75C18200370091.1290.6190C19200390091.1390.6190.04C20200410091.4391.0190.6C21200430092.0891.7891.38C2220045009392.692.28C23200470093.0192.6792.35C24200490093.7593.3592.91表27支流铜鼓河清淤后水面线计算成果表（断面B0至B36）断面编号间距(m)累加距(m)各频率设计洪水位(m)备注P=5%(Q=340m3/s)P=10%(Q=285m3/s)P=20%(Q=229m3/s)B0120207081.3180.9180.4B1100217081.58581.1580.615B2100227081.8681.3980.83B3100237082.65582.39581.71B4100247083.4583.482.59B5100257083.7483.5282.84542 B6100267084.0383.6483.1续表断面编号间距(m)累加距(m)各频率设计洪水位(m)备注P=5%(Q=340m3/s)P=10%(Q=285m3/s)P=20%(Q=229m3/s)B7100277084.15583.7783.28B8100287084.2883.983.46B9100297084.3583.9483.53B10100307084.4283.9883.6B11100317084.4484.05583.63B12100327084.4684.1383.66B13100337084.7184.36583.915B14100347084.9684.684.17B15100357085.05584.74584.39B16100367085.1584.8984.61B17100377085.78585.48585.17B18100387086.4286.0885.73B19100397086.6986.33585.97B20100407086.9686.5986.21B21100417087.0586.6886.295B22100427087.1486.7786.38B23100437087.2586.92586.6B24100447087.3687.0886.82B25100457087.68587.41587.145B26100467088.0187.7587.47B27100477088.3788.11587.795B28100487088.7388.4888.12B29100497089.3889.09588.64B30100507090.0389.7189.16B31100517090.1189.83589.42B32100527090.1989.9689.68B33100537090.7490.44590.11B34100547091.2990.9390.54B35100557091.38591.0390.645B36100567091.4891.1390.7542 图14东江河各频率洪水水面线图（断面A0至A15）图15支流铜鼓河清淤前各频率洪水水面线图（断面B0至B36）48 图16池洞河各频率洪水水面线图（断面C0至C24）图17支流铜鼓河清淤后各频率洪水水面线图（断面B0至B36）48 3.4排涝工程3.4.1治涝标准本工程建设排水涵闸共计16座，其中左岸10座，右岸6座。根据《广东省防洪（潮）标准和治涝标准（试行）》，治涝设计标准应按涝区十年一遇24小时暴雨所产生的径流量城镇及菜地按一天排干设计，农田按三天排干设计。因此，东江河各小型排涝涵闸以排涝分区10年一遇洪峰流量作为设计排涝流量。3.4.2排涝涵闸设计排涝流量根据水文章节计算成果，各排涝涵闸10年一遇设计排涝流量见表28。表28各排涝涵闸设计排涝流量成果表序号涵闸名称对应桩号集雨面积（km2）设计流量Q(m3/s)备注1R1#涵闸右D0+9170.3554.57排水I区2R2#涵管右D0+6960.04190.76排水Ⅱ区3R3#涵管右C0+8120.2523.43排水Ⅲ区4R4#涵管右A2+0360.1121.73排水Ⅳ区5R5#涵闸右A0+9170.5830.5830.5830.5830.5830.5830.5836.93排水Ⅴ区排水Ⅴ区排水Ⅴ区排水Ⅴ区排水Ⅴ区排水Ⅴ区6R6#涵管右A0+7571.57R7#涵管右A0+6561.58R8#涵管右A0+6031.59R9#涵管右A0+5251.510R10#涵管右A0+1261.511L1#涵管左B1+5330.2813.75排水Ⅵ区12L2#涵闸左B0+4920.6167.26排水Ⅶ区13L3#涵管左A1+5890.0570.98排水Ⅷ区14L4#涵闸左A0+3531.61.61.67.97排水Ⅸ区排水Ⅸ区排水Ⅸ区15L5#涵管左A0+2264.1416L6#涵管左A0+1584.073.4.3特征水位各排涝涵闸特征水位包括内河和外河的设计水位、最高水位。内河最高水位取排水区10年一遇的内涝水位，因按排峰确定涵闸尺寸规模，因此最高水位与设计水位相同；设计水位为围内90%以上面积不受涝的地面控制高程推算至闸前的水位（即排水河道设计水位）；最低水位为排除围内农田渍水时推算至闸前的水位。48 而外河最高水位应为堤防设计洪水位，即东江河20年一遇洪水位，支流池洞河及铜鼓河10年一遇洪水位。外河设计水位可按抢排要求确定，若按外河多年平均洪水位确定外河设计运行水位，则外河设计水位普遍超过围内90%地面高程，将会导致涝区大部分农田、部分旱地及村庄被淹浸，达不到排涝目的，因此当外河水位超过围内设计水位时，涵闸拍门将自动关闭。根据《水利工程水利计算规范》，外河设计运行水位可按抢排要求确定，平原区涵闸的过闸水位差可取0.1~0.3m，由于按排峰确定的涵闸规模略偏于保守，本次取0.3m水位差确定外河设计运行水位。表29各排涝涵闸特征水位表涵闸名称对应桩号汇水面积(km2)涵闸类型围内水位（m）围外水位（m）设计流量(m3/s)闸上设计水位最低水位防洪水位闸下设计水位R1#涵闸右D0+9170.355涵闸74.573.978.4874.24.57R2#涵管右D0+6960.0419涵管74.874.178.8574.51.5R3#涵管右C0+8120.252涵管77.176.681.176.83.43R4#涵管右A2+0360.112涵管81.0580.583.9280.751.73R5#涵闸右A0+9170.5830.5830.5830.5830.5830.5830.583涵闸84.683.88684.36.93R6#涵管右A0+757涵管涵管涵管涵管涵管84.984.1　86.684.6　1.5R7#涵管右A0+65685.184.3　86.8484.8　1.5R8#涵管右A0+60385.184.3　86.9684.8　1.5R9#涵管右A0+52585.284.487.0884.91.5R10#涵管右A0+12687.586.8　88.787.21.5L1#涵管左B1+5330.281涵管7675.4679.2575.73.75L2#涵闸左B0+4920.616涵闸77.576.881.2377.27.26L3#涵管左A1+5890.057涵管84.483.785.484.10.98L4#涵闸左A0+3531.61.61.6涵闸88.487.990.4788.17.97L5#涵管左A0+226涵管涵管88.888.2590.6188.54.14L6#涵管左A0+15889.388.7590.61894.073.4.4排涝涵闸排涝能力计算（1）平底闸泄流能力水力计算对于平底闸，泄流能力复核按《水闸设计规范》（SL265-2001）堰流公式计算：（3—5）48 式中：m——流量系数，可采用0.385；B——闸孔总净宽，m；H0——包括行进流速水头的堰前水头，m；σs——淹没系数；ε——侧收缩系数。（2）箱涵泄流能力水力计算箱涵过能水力计算采用无压流短洞过水能力公式计算。计算公式如下：Q=mB(2g)1/2(H0)3/2（3—6）m=m0+（0.385-m0）2AH/(3Aj-Ah)（3—7）B=Ak/hk（3—8）H0=h1+αv12/2g（3—9）式中：Q——涵洞设计流量（m3/s）；——无压力流时的流量系数；B——矩形涵洞底宽（m）；H0——计及流速水头的涵洞进口水头（m）；m0——进口轮廓形状系数；Ah——相应于涵洞进口水深的过水断面面积（m2）；Aj——进洞水流的过水断面面积（m2）；Ak——相应于临界水深的过水断面面积（m2）；hk——洞内临界水深（m）；h1——涵洞进口水深（m）；α——流速分布系数，可取1.05～1.10；v1——涵洞进口断面平均流速（m/s）。（3）涵闸规模成果以围内、围外设计水位作为闸上、闸下水位，根据上述公式确定各排水涵闸的设计规模见表30。48 表30小型涵闸规模成果表涵闸名称涵闸类型设计流量(m3/s)设计闸上水位(m)设计闸下水位(m)单孔尺寸孔数底板高程(m)复核流量(m3/s)净高(m)净宽(m)R1#涵闸涵闸4.5774.574.21.52173.74.591R2#涵管涵管1.574.874.5Ф800mm承插管173.51.5R3#涵管涵管3.4377.176.8Ф1000mm承插管176.14.29R4#涵管涵管1.7381.0580.75Ф800mm承插管180.12.704R5#涵闸涵闸6.9384.684.31.52183.37.479R6#涵管涵管涵管涵管涵管涵管1.584.984.6Ф800mm承插管183.51.5R7#涵管1.585.184.8Ф800mm承插管184.51.5R8#涵管1.585.184.8Ф800mm承插管184.51.5R9#涵管1.585.284.9Ф800mm承插管184.61.5R10#涵管1.587.587.2Ф800mm承插管186.21.5L1#涵管涵管3.757675.7Ф1000mm承插管174.24.148L2#涵闸涵闸7.2677.577.21.52176.27.966L3#涵管涵管0.9884.484.1Ф800mm承插管182.52.62L4#涵闸涵闸7.9788.488.11.521878.199L5#涵管涵管4.1488.888.5Ф1000mm承插管186.254.643L6#涵管涵管4.0789.389Ф1000mm承插管186.94.14348 4堤坝设计4.1设计依据4.1.1防洪标准及级别本工程位于东江河上游河段池洞镇境内，防护对象为镇区、周边农田和村落，捍卫人口约2.44万人，保护耕地面积约7560亩，工程主要承担防洪、排涝、河流生态和水环境美化功能。本次河道治理范围为干流东江河和支流池洞河河段，治理河道总长度为12.1km，主要整治措施为新建防洪堤、护岸、穿堤涵闸和河道清淤等建设项目,建设堤防总长度为8.6km，其中新建斜坡式堤防7.86km，新建复合式堤防0.8km，砼挡墙护岸0.24km，涵闸16座。依据《防洪标准》（GB50201-94）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）、《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）及《广东省防洪（潮）标准及治涝标准》（粤水电总字［1995］4号文）等有关规定，确定东江河防洪标准为20年一遇，堤防工程级别为4级，穿堤建筑物防洪标准及建筑物级别与堤防一致，并以排涝分区10年一遇洪峰流量作为设计排涝流量。4.1.2设计基本资料4.1.2.1主要技术规程、规范和有关技术文件（1）《防洪标准》（GB50201-94）；（2）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；（3）《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）；（4）《水工挡土墙设计规范》（SL379-2007）；（5）《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）；（6）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）；（7）《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）；（8）《水闸设计规范》（SL256-2001）；（9）《广东省防洪（潮）标准及治涝标准》（粤水电总字［1995］4号文）（10）《水利水电工程设计工程量计算规定》（SL328-2005）；（11）《关于印发<中小河流治理工程初步设计指导意见>的通知》（水规计[2011]8686 277号）；（12）其它有关规程、规范、标准、规定或地区性规定。4.1.2.2水文气象沙子河流域地处北回归线以南，属南亚热带季风气候。区域内多年平均气温22.3℃，常年最热是7月，年内最低气温出现在12～2月份。受南亚热带季风气候影响，本地区雨量充沛，多年平均降雨量为1660mm，但降雨年内分配不均；多年平均湿度78%，多年平均蒸发量1250mm。冬季盛行偏北风，夏季盛行东南风，多年平均风速2.2m/s，最大风速18m/s。4.1.2.3测绘成果工程地形测绘平面控制测量基准为1980西安坐标系,采用1985国家高程基准。（1）国家测绘局1:10000航测地形图；（2）测绘单位提供的1:1000平面带状地形图、1:100河道堤岸断面图。4.1.2.4岩土物理力学指标根据钻孔揭露，本工程场地地层按其成因类型自上而下分为4层，各岩土层设计参数值建议值见表31。表31岩土工程设计参数建议值岩土层承载力特征值容重γ变形模量直接快剪固结快剪层号名称粘聚力C(kPa)　内摩擦角φ（度）粘聚力C＇(kPa)　内摩擦角φ＇（度）1素填土80*18.00188.0010.7----②1碎石土140----018----②2细砂120----020----②3砾砂220----022----②4粉质粘土14018.325----18.917.5②5卵石220----022----③砂质粘性土20020.1030----13.322.88686 4.1.2.5地震烈度根据《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306-2001)，本地区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，地震基本烈度为Ⅵ度，根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）规定，本工程防洪堤及穿堤建筑物不作抗震设计。4.1.2.6稳定安全系数（1）土堤堤身整体抗滑稳定安全系数(按瑞典圆弧法)正常运用条件：〔k〕≥1.15；非常运用条件：〔k〕≥1.05（2）防洪墙抗滑稳定安全系数正常运用条件：〔k〕≥1.20；非常运用条件：〔k〕≥1.05防洪墙抗倾覆稳定安全系数正常运用条件：〔k〕≥1.45；非常运用条件：〔k〕≥1.35（3）防洪墙基底应力在各种荷载组合下，基底的最大压应力应小于地基的允许承载力；土基上防洪墙基底压应力最大值与最小值之比允许值，砂土取2.0~3.0。4.1.2.7河道水面线根据水文计算成果，推算河道设计水面线成果见表24至表27。4.2工程现状及存在问题本次河道治理范围为东江河上游河段，位于丘陵间小平原,河道蜿蜒曲折，干流东江河大致呈北西流向南东，支流池洞河大致呈北流向南折向西，两岸或为丘陵或为一级河流阶地，丘陵植被覆盖率较高，河流阶地，大部为农田菜地，部分阶地上建有密集民居,河流纵坡较小，河床浅平，河谷呈U字型。4.2.1河道现状和问题东江河上游河段右岸有G207和S352贯通，交通便利，有少量沿河建筑，地势较高，左岸山体密布，局部河岸受水流冲刷，存在塌岸崩塌现象，主河床堆积明显；东江河下游河段在CD5+350处与池洞河汇合，河面开阔，G207和X649经过，池洞镇位于右岸，房屋集中，左岸沿线皆为农用地，地势较低，存在防洪问题。支流池洞河两岸大部分为农用地，地势平坦，地势较低，地面高程低于防洪高程，防洪问题突出。4.3工程总体布置4.3.1工程总体布置原则8686 本次设计根据工程现状和针对两岸存在的问题，采取新建堤防、护岸（坡）、新建穿堤涵闸、河道清淤等工程措施，恢复河道原有的行洪和防洪功能，改善水流条件及河岸景观，依据《中小河流治理工程初步设计指导意见》精神和结合河道现状，确定本工程的治理原则如下：（1）以现状岸线为基础，基本沿原河床两岸加固整修堤岸，堤线走向与河势流向相适应，堤线力求连接平顺、自然，避免出现折线或急弯，使水流畅顺，以利行洪；（2）避免侵占河道行洪通道，合理控制堤距，并留有余地，尽量少占土地，避免征地拆迁，以减少施工难度和降低工程造价；（3）堤线布置因地制宜，尽可能利用现有堤防和有利地形，堤身修筑在土质较好、比较稳定的滩岸上，按现有地形和已建工程情况，确保新建堤防后闭合成围，同时为防汛抢险和工程管理创造条件；（4）在满足防洪和行洪功能的基础上，堤岸、护坡形式应与周围景观相协调，结合亲水性，绿化美化河岸，营造生态化的水环境。4.3.2堤围总布置本防洪堤工程位于干流东江河和支流池洞河上游河段，治理总长度为12.1km,干流东江河上游治理起点位于DJ0+000公路桥位置，支流池洞河上游治理起点位于河CD0+000位置，干支流下游治理终点在池洞镇公路桥DJ6+750处闭合，建设内容包括新建堤防、护岸、穿堤涵闸和河道清障等建设项目，建设堤防总长度为8.6km，其中新建斜坡式堤防7.65km，新建复合式堤防0.76km，砼挡墙护岸0.24km，清淤3.5km，涵闸16座，堤线总布置简述如下：一、干流东江河⑴右岸东江河右岸包括右Ⅲ枯朴山堤段（右C0+000~右C0+978，右C0+978~右C1+213）和右Ⅴ池洞堤段（D0+000~右D0+937）二段，两堤段位于镇区，沿线地势平坦，临河建筑分布集中，河道相对开阔，按照现场地形条件和河道特点，结合镇区发展和镇容镇貌要求，同时考虑亲水性和水环境美化功能，房屋集中地段（右C0+978~右C1+213）采用砼挡墙护岸，其他堤段采用带平台斜坡式堤防。⑵左岸东江河左岸包括左Ⅲ太安堤段堤段(左C0+000~左C1+562)，左Ⅲ堤段起点位于山脚左C1+562位置，终点至河口左C0+000处，左岸地面皆为农地，无临河建筑，地势开阔，8686 有筑堤条件，按一河两岸统一、协调要求，沿线均采用带平台斜坡式堤型。为满足区域排涝和出水要求，设排水涵闸和埋设涵管。二、支流池洞河支流右岸包括右Ⅰ凤头坡堤段（右A0+000~2+599）、右Ⅱ高垌坡堤段（右B0+000~右B0+565）两段，左岸包括左Ⅰ垌间村堤段(左A0+000~左A0+451)和左Ⅱ沙田堤段（左B0+000~左B1+319）两段，左右岸堤线均沿河道走势布置，闭合成围，堤内有大片农田，地势宽阔，地形平坦，有筑堤条件，按水面线推算成果，现状地面高程普遍低于防洪水位，本次设计拟沿原河岸新建堤防。左Ⅱ沙田堤段(左B0+000~左B1+319)堤身单薄，堤线杂乱，为保证防洪安全和通行要求，兼顾堤身美观和两岸协调，拓宽堤面，堤顶宽度3m。为满足区域排涝和出水要求，设排水涵闸和埋设涵管。堤线总体布置具体见《东江河池洞段防洪堤工程总平面布置图》（CD-SG-ZT-01）。4.4堤型选择4.4.1土堤土堤具有就近取材、便于施工、适应堤基变形能力强、便于加固改建、投资较少等优点，并且亲水性和生态效果较好，从而容易营造出人与自然和谐相处的环境。干流东江河地处镇区，河道相对开阔，按照现场地形条件和河道特点，结合镇区发展和镇容镇貌要求，对房屋集中地段（右C0+978~右C1+213）采用砼挡墙护岸，其他堤段采用带平台斜坡式土堤型式，迎水坡坡度1：2；背水坡坡度1:1.5，采用草皮护坡；堤顶宽3m。支流池洞河两岸地形平坦，地势宽阔，采用斜坡式土堤,迎水坡坡度1：2；背水坡坡度1:1.5，采用草皮护坡；堤顶宽2m。4.4.2挡墙直墙式堤型适应河道狭窄、地形受限的堤段，具有拆迁、占地少、抗冲能力强等优点，其缺点是景观单一，生态效果较差，因此，结合本工程具体条件，对靠近居民区、地形狭窄受限枯朴山堤段(右C0+978~右C1+213)采用直墙式堤型。综上比选，各堤段堤防型式和具体情况见表32,典型断面见图18，图19和图20。表32堤围断面分布表8686 位置编号名称桩号堤型备注池洞河左岸左Ⅰ垌间村堤段左A0+000~左A0+451斜坡式堤防新建续表位置编号名称桩号堤型备注池洞河右岸右Ⅰ凤头坡堤段右A0+000~右A0+527斜坡式堤防加固右A0+527~右A2+402斜坡式堤防新建右A2+402~右A2+599复合式堤防加固右Ⅱ高垌坡堤段右B0+000~右B0+565复合式堤防加固东江河左岸左Ⅱ沙田堤段左B0+000~左B1+319斜坡式土堤加固左Ⅲ太安堤段左C0+000~左C1+562带平台斜坡式堤防加固东江河右岸右Ⅲ枯朴山堤段右C0+000~右C0+978带平台斜坡式堤防加固右C0+978~右C1+213砼挡墙护岸新建右Ⅳ池洞堤段右D0+000~右D0+937带平台斜坡式堤防新建图18带平台斜坡式堤典型断面8686 图19斜坡式堤典型断面图20直墙式堤典型断面4.5堤防设计4.5.1堤顶高程的确定根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）的规定，堤防堤顶高程由设计洪水位加堤顶超高确定。计算过程详见附录C4.5.2堤顶结构干流东江河堤段堤顶宽度为3m，支流池洞河堤顶宽度2m。堤顶结构根据防汛、管理、施工、群众生产等需要，并结合堤身土质、气象条件及构造要求布置，堤顶采用200mm厚泥结碎石路面，为减少路面积水，路面设置3%排水坡度。4.5.3堤坡根据堤防等级、堤基条件、筑堤土质、风浪情况、堤高等条件，结合原有岸坡情况，并经稳定计算后确定。本次新建的土堤迎水坡坡比为1:2.0，背水坡为1:1.5,迎水坡采用雷诺护垫，背水坡采用草皮护坡。4.5.4土堤稳定计算8686 4.5.4.1渗流计算（1）计算方法按《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）规定，河堤应进行渗流和渗透稳定计算，计算内容为稳定渗流期和水位骤降期两种工况，分析两工况下渗流场水头、坡降分布等水力要素，并进行堤身和堤基渗透稳定计算，由于数值法可较好的适应复杂的边界条件和非均质堤基，准确的模拟流场分布，并能接力分析渗流对堤坡稳定的影响，因此本设计采用理正渗流有限元方法进行分析。（2）计算参数为确定土层的渗透系数，进行5处试坑渗水试验,依据《岩土工程勘察报告》成果，地层渗水试验指标见表37。表37试坑渗水试验、钻孔注水试验指标层号岩土名称现场注水试验渗透系数平均值k水平(cm/s)室内土工试验渗透系数平均值k垂直(cm/s)渗透性等级备注①素填土2.03×10-2/中等透水②1碎石土//强透水②2细砂2.90×10-2/强透水②3砾砂2.73×10-2强透水②4粉质粘土/6.41×10-6弱透水②5砾砂*3.57×10-2/强透水③砂质粘性土/3.23×10-6弱～微透水（3）边界条件根据堤基情况、堤身高度和水位差等因素选取桩号左C1+005处断面作为典型计算断面，计算范围考虑堤基和堤脚附近土层对渗流场的影响，堤内和堤外各取堤脚延伸15m位置，根据工程地质剖面图，堤基位于粉质粘土层，为弱透水层，因此，堤身左右侧和下部边界均按不透水边界考虑，计算模型见下图21。8686 图21渗流计算模型（4）计算结果和分析图22稳定渗流流网图图23稳定渗流比降分布图由计算结果图22和图23显示，稳定渗流条件下，浸润线较低，渗出点基本在堤脚附近，渗压水头堤脚已降至20%，位于下游堤脚处土层一般为素填土（允许比降为0.3~0.4）或粉质粘土（允许比降为0.35~0.4），有限元计算表明：背水坡渗流出口比降最大值为0.32，背水侧堤坡及地基表面溢出段的渗流平均比降为0.2，均小于允许比降，因此，堤身和堤基土体的渗透稳定满足要求。4.5.4.2稳定计算（1）计算参数根据地质勘察试验成果，主要土层的物理力学指标建议值见表38。（2）计算方法土堤抗滑稳定计算采用瑞典圆弧法计算，由理正边坡稳定计算程序自动搜索最危险滑裂面并确定最小安全系数，计算公式如下：（4—1）表33主要土层的物理力学指标建议值8686 岩土层承载力特征值容重γ变形模量直接快剪固结快剪层号名称粘聚力C(kPa)内摩擦角φ（度）粘聚力C＇（kPa)　内摩擦角φ＇（度）1素填土80*18.00188.0010.7----②1碎石土140----018----②2细砂120----020----②3砾砂220----022----②4粉质粘土14018.325----18.917.5②5卵石220----022----③砂质粘性土20020.1030----13.322.8式中：K——抗滑稳定安全系数；W1i、W2i、、——第i个土条浸润线以上的土体天然重量浸润线与外坡水位线以下的土体的饱和重量，kN；——过第i个土条底面中点的半径与重力方向的夹角，（°）；、——第i个土条底部土体的总抗剪强度指标，（°）、kPa；bi——第i个土条的宽度，m。（3）计算工况依据堤防设计规范要求和本工程具体运行条件，堤防稳定按以下两种工况计算：1）工况Ⅰ（稳定渗流期）：在设计洪水位下，分析土堤的浸润线和逸出坡降，水位条件临水侧（外坡）为设计洪水位，背水侧（内坡）为无水或低水位情况，稳定渗流期工况是背水坡稳定控制工况，采用有效应力法计算土堤背水坡的抗滑稳定。2）工况Ⅱ（水位骤降期）：计算从设计洪水位骤降至堤脚对临水侧堤坡最不利水位的渗流和稳定分析，该工况是迎水坡稳定的控制工况，按不稳定渗流分析渗流场要素和迎水坡抗滑稳定，采用总应力法计算迎水坡的抗滑稳定。（4）计算结果水位骤降期迎水坡和稳定渗流期背水坡最危险滑裂面如图24和图258686 所示，由最危险滑裂面确定最小安全系数如表39所示。表34土堤稳定计算成果表计算工况堤高(m)抗滑安全系数备注迎水侧背水侧迎水坡背水坡稳定渗流期4.32.6/1.38水位骤降期4.32.62.61/计算结果表明，迎水坡和背水坡抗滑稳定系数均满足规范允许值，堤坡满足稳定要求。4.5.5挡墙计算按堤线布置和堤型选择情况，高垌坡堤段采用重力式挡墙护岸，枯朴山堤段镇区段采用半重力式挡墙护岸，考虑挡墙高度和地形条件等因素,选取桩号左C0+236处重力式挡墙及右C1+050处半重力式挡墙作为典型断面，采用济南百图《水工挡土墙设计软件》(2008版)进行计算，计算断面见图26。图26左C0+236断面计算简图（1）计算公式①挡墙抗滑稳定计算公式（4—2）8686 式中：Kc—抗滑稳定安全系数；f—挡墙基底与地基之间摩擦系数；—作用在挡墙上的全部竖向荷载(kN)；—作用在挡墙上的全部水平荷载(kN)。②挡墙抗倾覆稳定计算公式（4—3）式中：Ko—抗倾覆稳定安全系数；—对挡土墙基底前趾的抗倾覆力矩(kN.m)；—对挡土墙基底前趾的倾覆力矩(kN.m)。③挡墙基底应力计算公式（4—4）式中：——挡墙基底面应力的最大值或最小值(kPa)；——作用在挡墙底面上全部的竖向力的总和（kN）；——作用挡墙底面以上全部竖向和水平荷载对于基础底面形心轴的力矩(kN.m)；A——挡墙底面面积(m2)。（2）计算工况1）正常工况（挡墙完建期）；临水侧，背水侧均无水;2）非常工况（设计洪水位骤降期）:临水侧水位骤降至河底，背水侧水位不变。（3）计算荷载包括挡墙自重、水重、水压力、扬压力、地面荷载和土压力等,计算时按可能同时作用的荷载类型进行组合。（4）计算基本资料1）挡墙基底与地基间的摩擦系数f按挡墙所在位置，根据《工程地质勘察报告》选取；2）混凝土墙体容重γ=24kN/m3；3）墙后土料指标：8686 混凝土挡墙墙后填土湿容重17.2kN/m3，饱和容重18.5kN/m3，内摩擦角取28°。（5）计算结果挡墙稳定和基底应力计算成果汇总见表40。表35挡墙稳定计算成果表序号断面桩号工况抗滑系数抗倾系数基底应力PmaxPmin1左C0+236正常工况1.566.0876.0834.85非常工况1.143.0078.0320.212右C1+050正常工况1.797.2888.0557.94非常工况1.353.5590.2840.115排涝涵闸设计5.1闸址选择堤防建成后为排出围内积水，不致发生内涝，沿堤线设置排水涵闸，涵闸位置结合围内现有的排水沟分布和地形条件等情况综合确定，本次设计埋设承插管涵12座和新建涵闸4座。5.2设计标准根据《水闸设计规范》（SL265-2001）规定，位于防洪堤上的水闸，其级别不得低于防洪堤的级别，其防洪标准不得低于防洪堤的防洪标准。因此，确定本工程涵闸级别与防洪堤级别一致，各排涝涵闸的特征参数如下表41。表36涵闸特征参数统计表涵闸名称设计流量(m3/s)设计闸上水位(m)设计闸下水位(m)单孔尺寸孔数底板高程(m)净高(m)净宽(m)R1#涵闸4.5774.574.21.52173.7R2#涵管1.574.874.5Ф0.8173.5R3#涵管3.4377.176.8Ф1176.1R4#涵管1.7381.0580.75Ф0.8180.18686 R5#涵闸6.9384.684.31.52183.3R6#涵管1.584.984.6Ф0.8183.5R7#涵管1.585.184.8Ф0.8184.5R8#涵管1.585.184.8Ф0.8184.5R9#涵管1.585.284.9Ф0.8184.6续表涵闸名称设计流量(m3/s)设计闸上水位(m)设计闸下水位(m)单孔尺寸孔数底板高程(m)净高(m)净宽(m)R10#涵管1.587.587.2Ф0.8186.2L1#涵管3.757675.7Ф1174.2L2#涵闸7.2677.577.21.52176.2L3#涵管0.9884.484.1Ф0.8182.5L4#涵闸7.9788.488.11.52187L5#涵管4.1488.888.5Ф1186.25L6#涵管4.0789.389Ф1186.95.3涵闸布置本工程涵闸包括埋设承插管涵和新建箱涵，共计16座，其中承插管涵12座，箱涵4座。承插管沿现有沟渠埋设，管径Ф1.0m和Ф0.8m,管线基本与设计堤线垂直；排水涵轴线基本与河堤轴线正交，箱涵沿纵轴方向（顺水流向）由引渠段、箱涵段、消力池、出口抛石组成。涵闸进口连接段根据涵洞类型，河沟断面和地形条件，引渠段利用原河道排水沟，采用八字式洞口型式，墙身为C20素混凝土半重力式挡墙（管涵为重力式），平面扩散角14°~16°,墙高2.3~3.3m。洞身段根据河沟宽度、填土高度、流量大小及流态要求，采用单孔钢筋混凝土箱涵，箱涵孔口尺寸2.0×1.5m，进口涵底高程与洞口底板平齐，洞身坡降采用平坡，箱涵出口设复合材料拍门，涵底与消力池底板连接处分缝设止水，箱涵侧墙和顶底板均为C25钢筋混凝土结构，顶、底板和侧墙厚400mm，为保证底板混凝土浇筑质量，底板底面铺设100厚C15混凝土垫层。箱涵出口设消力池，消力尾坎后设2m长抛石段。消力池斜坡段坡度为1：4，两侧翼墙为C20混凝土半重力式挡墙，墙顶宽500mm,迎水面垂直，分离式底板；护坦设Φ758686 排水孔，池底下铺设200mm厚砂石滤层。5.4涵闸水力和结构设计5.4.1涵闸水力设计根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）附录P,箱涵过流能力计算采用无压力流短洞公式计算，公式如下：Q=mB(H0)3/2（4—5）m=m0+（0.385-m0）2AH/(3Aj-Ah)（4—6）B=Ak/hk（4—7）H0=h1+αv12/2g（4—8）式中：Q——涵洞设计流量（m3/s）；m——无压力流时的流量系数；B——矩形涵洞底宽（m）；H0——计及流速水头的涵洞进口水头（m）；m0——进口轮廓形状系数；Ah——相应于涵洞进口水深的过水断面面积（m2）；Aj——进洞水流的过水断面面积（m2）；Ak——相应于临界水深的过水断面面积（m2）；hk——洞内临界水深（m）；h1——涵洞进口水深（m）；α——流速分布系数，可取1.05～1.10；v1——涵洞进口断面平均流速（m/s）。根据以上公式，采用北京理正岩土系列软件5.11版进行计算，经计算，拟定箱涵断面尺寸满足过流要求。计算过程及结果见《工程计算书》。5.4.2涵闸结构设计（1）涵闸底板长度计算本阶段涵闸底板长度不得小于如下公式的计算长度，公式如下：（4—9）式中：L——涵闸底板长度，m；C——允许渗径系数值，取C=5～6；8686 ——上、下游最大水位差，m。（2）涵闸宽度涵闸宽度为各涵闸孔口净宽、侧墙的厚度之和，拟定侧墙厚0.4m。（3）消力池尺寸本阶段涵闸采用底流式消能，消力池尺寸可按下式进行计算：（4—10）（4—11）（4—12）（4—13）式中：——水跃淹没系数，取1.05；——出池河道水深；d——池深(m)；——出池落差；h2——池中发生临界水跃时的跃后水深，m；q——单宽流量，m3/s；——消力池出口段流速系数，0.95；h1——收缩断面水深；——收缩断面流速；——消力池进口宽度；——消力池出口宽度；Fr1——收缩断面佛汝得数。水跃长度公式：L＝6.9（h2-h1）；需要消力池长度：Lk＝0.8L,计算过程及结果见《工程计算书》。拟定涵闸结构尺寸见表37表37涵闸结构尺寸统计表8686 序号涵闸名称孔口尺寸（宽×高）箱涵长度(m)消力池长度(m)1R1#涵闸2.0×1.57.610.42R5#涵闸2.0×1.55.910.43L2#涵闸2.0×1.58.810.44L4#涵闸2.0×1.56.510.45.5涵闸稳定计算涵闸稳定分析主要包括抗滑稳定、基底应力分析和抗渗稳定性分析。①、计算工况计算工况列于表43。表38涵闸计算工况表荷载组合计算工况闸前水位闸后水位基本组合完建情况——设计运用情况最低水位外江设计洪水位②、稳定计算根据《水闸设计规范》（SL265-2001），土基上涵闸抗滑稳定按下式计算:（4—14）式中：Kc——抗滑稳定安全系数；——作用在箱涵上的全部坚向荷载，KN；ΣH——作用在箱涵上的全部水平荷载，KN。f——涵闸基底面与地基之间的摩擦系数；③、基底应力计算本涵闸结构布置及受力情况对称，基底应力按下式计算：（4—15）8686 式中：——涵闸基础底面应力的最大值或最小值，kPa；——作用在箱涵上的全部坚向荷载，kN；——作用于涵闸基础底面所有水平向和竖向荷载对于垂直水流向形心轴的力矩，kN·m；W——涵闸基础底面对于该底面垂直水流方向形心轴的截面矩，m3。A——涵闸基底面面积，m2。④、计算成果根据以上计算公式，涵闸稳定及地基应力计算成果见表44。表39涵闸稳定计算结果名称计算工况基底应力不均匀系数抗滑稳定PmaxPminη[η］Kc[Kc］R1＃涵闸完建无水期96.2679.381.2123.391.15设计洪水期82.7667.561.2322.671.158686 参考文献中华人民共和国水利部.DL5021-93[S]水利水电工程初步设计报告编制规程.北京：中国电力工业出版社，1993,1-25中华人民共和国水利部.GB50201-94[S]防洪标准.北京：中国水利水电出版社,1994年中华人民共和国水利部.SL252-2000[S]水利水电工程等级划分及洪水标准.北京：中国水利水电出版社，2000年中华人民共和国水利部.SL44-2006[S]水利水电工程设计洪水计算规范.北京：中国水利水电出版社，2006年中华人民共和国水利部.SL104-95[S]水利工程水利计算规范.北京：中国水利水电出版社，1995年中华人民共和国国家标准.GB50287-2008[S]水利水电工程地质勘察规范.北京：中国水利水电出版社，2008年中华人民共和国国家标准.GB50286-2013[S]堤防工程设计规范.北京：中国水利水电出版社，2013年中华人民共和国水利部.SL203-97[S]水工建筑物抗震设计规范.北京：中国水利水电出版社，1997年中华人民共和国水利部.SL188-2000[S]堤防工程地质勘察规范.北京：中国水利水电出版社，2000年茹建辉，河道水位流量关系曲线和水面线的设计计算——工程水力学几个问题之二[J]广东水利水电，2008（01）Kim,Daegeun,CONTRACTIONANDDISCHARGECOEFFICIENTOFFREEFLOWPASTASLUICEGATE,ChengduSichuan:2007-10-01VijayP.Singh,APPLICATIONSOFFLUIDMECHANICSINHYDROLOGYANDENVIRONMENTALENGINEERING,Dalian:2004-07-0186 附录附录A池洞河控制断面的P=5%设计洪水工程名称:池垌河计算方法:广东省综合单位线法F=68.094(km^2)L=23.9(km)J=.00916f24=4.998(mm/hr)f72=2.176(mm/hr)△T=1(hr)L/J^(1/3)=114.226查线:m1=4.039输入:m1=4设计雨型分区代号:9无因次单位线代号:3滞时m1~θ关系线代号:B暴雨均值Ht变差系数Cv点面换算系数αt历时HtCvαt722200.480.978241550.450.96961000.450.9431600.350.898P=5%，Sp.Kp.设计暴雨Ht.净雨深htSp=89.98001Kp72=1.946H72=418.7Kp24=1.882H24=282.67Kp6=1.882H6=177.47Kp1=1.67H1=89.98001H24-H6=105.19H6-Hm1=25.29h72=262.03h24=169.09h72-24=92.94最大三天雨型及净雨*--------------------------------------*时段H6%H24-6%H72-24%净雨86 *--------------------------------------*0-64.60.726-121.90.3012-1823.43.6318-2429.94.6424-257.52.9025-264.40.0126-274.70.0127-285.20.4828-293.70.0129-303.40.0130-313.50.0131-326.41.7432-335.71.0033-343.80.0134-356.31.6335-3610.15.6336-3712.65.3537-3818.535.6938-3916.631.5139-4021.041.1940-4113.123.8241-4218.29.9542-438.23.6343-447.52.9044-456.41.7445-464.70.0146-474.70.0147-483.80.0148-5416.114.9754-605.75.3060-665.45.0266-7213.012.09各时段洪水总量WT(万方)wt900.17w241151.41w721784.26△t时段单位线IU(1)=0.01IU(2)=1.04IU(3)=2.64IU(4)=4.88IU(5)=3.3886 IU(6)=2.22IU(7)=1.31IU(8)=0.94IU(9)=0.68IU(10)=0.50IU(11)=0.41IU(12)=0.32IU(13)=0.24IU(14)=0.18IU(15)=0.13IU(16)=0.08IU(17)=0.04IU(18)=0.02IU(19)=0.01洪水过程线T(h)QT(h)Q0-10.0145-46226.181-20.7446-47165.692-32.6247-48122.523-46.0948-4989.204-58.5049-5068.965-610.0750-5158.966-711.0051-5258.477-811.2352-5356.638-910.6153-5453.799-108.9254-5550.4510-117.8055-5645.9911-127.1056-5740.0812-136.7357-5831.5513-149.9158-5926.2314-1518.4859-6023.0515-1634.5760-6121.3516-1745.6761-6220.1617-1852.9162-6319.2418-1957.1663-6418.4219-2061.2364-6517.7020-2166.0665-6617.1121-2272.5866-6716.6722-2377.3267-6817.5723-2480.6068-6920.4324-2582.7069-7026.0225-2682.4170-7129.9226-2775.9271-7232.4927-2860.5972-7334.0286 28-2941.6373-7433.0229-3029.1374-7528.5130-3121.7675-7619.2631-3215.8476-7712.9432-3313.3577-788.8633-3414.0078-796.5134-3517.2279-804.8435-3616.7080-813.6336-3720.1981-822.7337-3834.6182-831.9638-3987.9683-841.3339-40177.8584-850.8540-41333.9885-860.5141-42429.1486-870.2642-43473.4787-880.1043-44411.6688-890.0344-45314.4789-900.01Qmax=473.47(m^3/s)工程名称:池垌河计算方法:推理公式法(1988年修订)TL-1A集雨面积F=68.094(平方公里)干流河长=23.9(公里)干流坡降J=.00916汇流参数m=1.4雨型分区代号:9计算容许精度E=.001迭代初值Qm0=4.5T:162472a.898.943.969.978Ht60100155220Cv.35.45.45.48P=5%Kp1.671.8821.8821.946Hp89.98001177.47282.67418.7f1天=4.998(mm/hr)f3天=2.176(mm/hr)Sp=89.98001np=.62qm=8.22(m^3/s/km^2)t=4.66(hr)Ht=161.3(mm)Qm=560(m^3/s)最大3天雨型时段H6%(H24-H6)(H3天-H24)(H3天-T)210.714.5313.217.9420.527.986 518.519.5649.451.97100177.5832.333.9910.013.51015.621.11113.217.91210.313.9最大24小时雨型时段H6%(H24-H6)%降雨过程净雨过程14.34.60.024.14.40.033.23.40.043.03.20.052.02.20.061.92.00.072.83.00.086.16.51.495.86.21.1108.69.14.01112.212.97.81213.814.69.51316.930.025.01415.627.722.71515.227.022.01615.227.022.01717.831.626.61819.334.329.31910.811.46.4204.34.60.0213.73.90.0224.64.90.0234.34.60.0244.54.80.0T时段主洪峰洪水过程线Qi,Ti及相应时刻TiTi:01.94.79.39999914.118.8Qi:05656062220Tx:37.339.24246.751.456.1分段单元洪水T1T2TTPJWtTT+tQi起时迄时历时净雨洪量86 433hrhrhrmm10mhrm/s0.124.124.143.329528.85724.137.313.433.622918.07137.342.14.8137.993918.856142.148.16.16.54410.82348.172.124.141.128028.755起涨峰顶终止0.124.128.824.137.342.137.342.156.242.146.852.848.152.876.8Linknumber:TimeQi0.00.124.057.028.725.037.370.739.298.442.0560.146.784.346.784.348.068.551.466.552.770.356.146.576.70.1洪水过程线TQiTQiTQi00.12736.65461.212.42829.85554.224.82926.65647.237.23031.95744.449.53137.25842.2511.93242.55939.9614.33347.86037.7716.73453.16135.4819.03558.56233.2921.43663.86330.91023.83769.16428.71126.23881.06526.41228.53995.86624.21330.940232.76721.986 1433.341396.46819.61535.642560.16917.41638.043458.87015.11740.444357.67112.91842.845256.47210.61945.146155.1738.42047.54780.6746.12149.94868.5753.92252.34967.9761.62354.65067.3770.12457.05166.7780.12550.25268.2790.12643.45368.2800.1附录B设计洪水水面线计算（A0～A19）ProfileOutputTable-StandardTable1HEC-RASPlan:djhRiver:DJHReach:DJProfile:5%#Rivers=1#HydraulicReaches=1#RiverStations=20#Plans=1#Profiles=1ProfileOutputTable-StandardTable1HEC-RASPlan:djhRiver:DJHReach:DJProfile:10%#Rivers=1#HydraulicReaches=1#RiverStations=20#Plans=1#Profiles=1ProfileOutputTable-StandardTable1HEC-RASPlan:djhRiver:DJHReach:DJProfile:20%#Rivers=186 #HydraulicReaches=1#RiverStations=20#Plans=1#Profiles=1附录C堤顶高程计算本工程提防级别为4级，根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）6.3.1的规定，干流东江河堤顶高程按20年一遇设计洪水位加堤顶超高确定，支流池洞河按10年一遇设计洪水位加堤顶超高确定，堤顶超高按下式计算：Y=R+e+A式中：Y——堤顶超高，m；R——设计波浪爬高，m；e——设计风壅增水高度，m；A——安全超高，m。本堤防工程级别为4级，取为0.60m；（1）波浪爬高计算①计算公式河堤波浪爬高采用《堤防工程设计规范》附录C中的公式计算。Ⅰ、当m=1.5~5.0时，按下式计算：式中：Rp——累积频率为P的波浪爬高（m）；KΔ——斜坡的糙率及渗透系数，取0.9；Kv——经验系数，取1.22；Kp——爬高累积频率换算系数，取1.84；m—斜坡坡率；—堤前波浪平均波高（m）；L—堤前波浪的波长（m）；②计算风速根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）附录C.1.4规定，计算风速可取历年86 汛期最大风速平均值的1.5倍，本工程计算风速为21m/s。③风区长度按计算点逆风向量至对岸的距离确定，转弯河段按等效风区长度Fe计算。（2）风壅水面高度e河堤风壅水面高度按下式计算：式中：e—计算点的风壅水面高度（m）K—综合摩阻系数，取K=3.6×10-5；V—设计风速；取21m/sF—由计算点逆风向量到对岸的距离（m）,为0.5md—水域平均水深（m）β—风向与垂直于堤轴线的法线的夹角（度），本设计取典型值β=0°。（3）根据以上公式，干流池洞河防洪堤顶超高计算值在0.8m左右，堤顶超高统一取0.8m，支流池洞河堤顶超高统一取0.5m（5）各断面堤顶高程计算成果，见表41至表44。表41池洞河左岸堤顶高程计算成果表（P＝10％）桩号(m)设计洪水位（m）设计堤顶高程（m）备注左A0+06290.6191.11左A0+16290.6191.11左A0+26790.6191.11左A0+36490.4790.97左A0+46290.3390.83左A0+57289.5290.02左A0+64388.7189.21左A0+72088.7189.21左A0+81988.7089.20左A0+93688.0688.56左B0+03584.2584.75左B0+13584.2184.71左B0+22784.1684.66左B0+33984.184.6左B0+42784.0484.54左B0+55883.9284.42左B0+67483.884.386 左B0+77683.0483.54左B0+86282.2783.71左B0+95182.2583.71左B1+04682.2382.73左B1+17681.7382.23左B1+30181.2283.3表42池洞河右岸堤顶高程计算成果表（P＝10％）桩号(m)设计洪水位（m）设计堤顶高程（m）备注右A0+04888.7189.21右A0+15988.7189.21右A0+26388.7089.20右A0+33288.0688.56右A0+41987.4287.92右A0+44187.2587.75右A0+52787.0887.58右A0+64386.8487.34右A0+75986.5987.09右A0+86886.0086.50右A0+97385.4085.90续表桩号(m)设计洪水位（m）设计堤顶高程（m）备注右A1+08185.3785.87右A1+17685.3385.83右A1+28385.1985.69右A1+37585.0485.54右A1+44284.6585.15右A1+53584.2584.75右A1+63684.2184.71右A1+74384.1684.66右A1+83484.1084.60右A1+94184.0484.54右A2+03683.9284.42右A2+13383.8084.30右A2+23283.0483.54右A2+34182.2782.77右A2+45882.2582.75表43东江河左岸堤顶高程计算成果表（P＝5％）左C0+11181.4282.22左C0+21881.3582.1586 左C0+33681.3082.10左C0+41781.2682.06左C0+49281.2382.03左C0+57881.1381.93左C0+68381.1081.90左C0+73180.3381.13左C0+81580.2781.07左C1+00579.9880.78桩号(m)设计洪水位（m）设计堤顶高程（m）备注左C1+12179.5380.33左C1+21479.4880.28左C1+31279.4580.25左C1+42679.3180.11左C1+54379.2580.05表44东江河右岸堤顶高程计算成果表（P＝5％）桩号(m)设计洪水位（m）设计堤顶高程（m）备注右B0+23682.4983.29右B0+33082.0282.82右B0+42081.5582.35桩号(m)设计洪水位（m）设计堤顶高程（m）备注右B0+51481.5482.34右C0+04581.5282.32右C0+13281.4882.28右C0+22681.4482.24右C0+28881.3582.15右C0+37981.3082.10右C0+48881.2682.06右C0+60081.2382.03右C0+71281.1381.93右C0+80381.1081.90右C0+93880.3381.13右C1+05080.2781.07右C1+12380.0180.81右D0+03779.9880.78右D0+12379.5380.33右D0+22779.4880.28右D0+32879.4580.25续表桩号(m)设计洪水位（m）设计堤顶高程（m）备注右D0+42179.3180.11右D0+50479.2580.05右D0+56278.9579.75右D0+65578.9279.7286 右D0+75278.7779.57右D0+85978.7579.55附录D堤防稳定计算计算项目：左B1+005土坡稳定计算[[控制参数]:采用规范:堤防工程设计规范计算工期:水位降落期计算目标:安全系数计算滑裂面形状:圆弧滑动法不考虑地震[坡面信息]坡面线段数10坡面线号水平投影(m)竖直投影(m)超载数110.0000.000023.9031.407035.6200.000046.7273.363051.7000.000062.0001.000071.6000.800083.0000.000096.221-4.14801010.0000.0000[土层信息]坡面节点数11编号X(m)Y(m)00.0000.000-110.0000.000-213.9031.407-319.5241.407-426.2514.770-527.9514.770-629.9515.770-731.5506.570-834.5506.570-940.7722.422-1050.7722.422附加节点数9编号X(m)Y(m)10.000-4.430255.772-4.430355.7722.42286 436.9242.500526.7502.354631.1034.940735.4984.950850.7722.422930.0115.800[水面信息]采用总应力法孔隙水压力采用渗流方法计算不考虑渗透力作用考虑边坡外侧静水压力水面线段数13水面线起始点坐标:(29.994,5.792)坝坡外水位:2.600(m)水面线号水平投影(m)竖直投影(m)11.242-0.36920.775-0.00230.292-0.00740.783-0.00250.286-0.00460.788-0.00270.282-0.00480.405-0.01190.626-0.001100.700-0.085110.148-0.013120.255-0.071133.929-2.620[计算条件]圆弧稳定分析方法:瑞典条分法土条重切向分力与滑动方向反向时:当下滑力对待稳定计算目标:自动搜索最危险滑裂面条分法的土条宽度:1.000(m)搜索时的圆心步长:1.000(m)搜索时的半径步长:0.500(m)计算结果:最不利滑动面:滑动圆心=(24.454,9.198)(m)滑动半径=9.407(m)滑动安全系数=2.612总的下滑力=139.199(kN)总的抗滑力=363.612(kN)土体部分下滑力=139.99(kN)土体部分抗滑力=363.612(kN)筋带在滑弧切向产生的抗滑力=0.000(kN)86 筋带在滑弧法向产生的抗滑力=0.000(kN)同理，输入相应参数亦可得出稳定渗流期的土坡，计算结果汇总如下水位降落期稳定渗流期总的下滑力(kN)139.199114.304总的抗滑力(kN)363.612158.313土体部分下滑力(kN)139.199114.30土体部分抗滑力(kN)363.612158.313筋带在滑弧切向产生的抗滑力(kN)0.0000.000筋带在滑弧法向产生的抗滑力(kN)0.0000.000从上表可知，总抗滑力>总下滑力，部分抗滑力>部分下滑力，堤防满足稳定要求。附录E挡墙稳定计算1.工程名称：挡墙典型断面左B0+236（完建期）<一>输入数据墙背坡角(度)R=21.801墙体高度(m)H1=2水上填土摩擦角(度)F=28填土面坡角(度)P=0墙趾高度(m)H2=1水下填土摩擦角(度)F2=28墙底坡角(度)R0=0墙踵高度(m)H3=1土与墙背摩擦角(度)D=15墙趾长度(m)A=.5墙前水位(m)HW=0土湿容重(kN/m3)MS=17.2墙前坡宽(m)C=0墙后水位(m)HH=0土浮容重(kN/m3)ML=10墙顶宽度(m)B=.8摩擦系数U=.35墙体容重(kN/m3)MK=24墙踵长度(m)B1=.5荷载(kN/m)Q=0地震烈度:不抗震<二>计算方法墙后土压力按库仑公式计算<三>计算结果抗滑系数KC=1.56086 抗倾系数K0=6.077墙体体积V=5.000(m3/m)墙趾应力墙踵应力弯矩垂直力水平力(kN/m2)(kN/m2)(kN.m)(kN)(kN)76.07734.847164.234144.20032.3482.工程名称：挡墙典型断面左B0+236（水位降落期）<一>输入数据墙背坡角(度)R=21.801墙体高度(m)H1=2水上填土摩擦角(度)F=28填土面坡角(度)P=0墙趾高度(m)H2=1水下填土摩擦角(度)F2=28墙底坡角(度)R0=0墙踵高度(m)H3=1土与墙背摩擦角(度)D=15墙趾长度(m)A=.5墙前水位(m)HW=0土湿容重(kN/m3)MS=17.2墙前坡宽(m)C=0墙后水位(m)HH=1.4土浮容重(kN/m3)ML=10墙顶宽度(m)B=.8摩擦系数U=.35墙体容重(kN/m3)MK=24墙踵长度(m)B1=.5荷载(kN/m)Q=0地震烈度:不抗震<二>计算方法墙后土压力按库仑公式计算<三>计算结果抗滑系数KC=1.140抗倾系数K0=2.989墙体体积V=5.000(m3/m)墙趾应力墙踵应力弯矩垂直力水平力(kN/m2)(kN/m2)(kN.m)(kN)(kN)78.03220.210133.455127.71439.199附录F涵闸过流计算86 水闸型式简图[基本参数]闸坎型式未设底坎的宽顶堰闸门型式平板闸门计算目标计算泄流能力判断水流状态的标准he/H0.650上游水位(m)84.600下游水位(m)84.300堰顶高程(m)83.300行进流速水头(m)0.500闸门开启高度he(m)2.000闸孔数1单孔净宽(m)2.000判断高淹没度的标准hs/H00.900流量系数值0.385上游河道宽度bs(m)10.000[计算过程]一、判断水流状态。水流状态：因为he/H=1.538>0.650。所以属于堰流。根据《水闸设计规范》SL265-2001附录A计算。二、判断是否高淹没度出流。因为实际淹没度：0.556<0.900，所以，堰流为非高淹没度出流。三、计算系数。1、流量系数按照《水闸设计规范》SL265-2001，取0.385。2、侧收缩系数按照《水闸设计规范》SL265-2001附录A公式计算。侧收缩系数为：0.908523、淹没系数按照《水闸设计规范》SL265-2001附录A公式计算。无底坎宽顶堰淹没系数：因为hs/H0=0.556≤0.72，所以取为1。86 四、计算流量。过堰流量为：Q=7.479(m3/s)。附录G涵闸稳定计算L4#涵闸稳定及基底应力计算（1）基本资料箱涵底板长L＝8m，底板宽B＝2.8m，底板面高程87m，滑动面取平底面86m，箱涵顶高程88.9m。堤顶高程91.27m。地基土与基础砼之间的摩擦系数f＝0.3，地基承载力标准值［σ0］＝220kpa。回填土容重γ＝19.2kN/m3，箱涵上、下游侧静水压力采用P＝0.5γH2B。汽车荷载按公路-Ⅱ级计算。（2）荷载、荷载组合及计算垂直荷载：1）箱涵顶板上的土压力G土H土=91.27-88.9=2.37(m)G土＝γV土＝19.2×2.8×13.08＝703.1（kN）2）车辆垂直压力P车P车＝q车BL＝22.6×2.8×8＝506.24（kN）3）箱涵砼自重G箱G箱＝γAL＝25×3.52×8＝704（kN）4）箱涵基础重G基G基＝γBLH＝24×2.8×8×0.1＝53.76（kN）5）箱涵内水重G水6）扬压力WΦ（包括浮托力WΦ1和包括渗透压力WΦ2）水平荷载：7）箱涵上、下游侧静水压力P1及P28）车辆水平压力E车E车＝e车×（h+d）×L＝7.5×（2.8+0.1）×8＝174(kN）9）其它的箱涵上游侧冰压力、风压力、地震力不计（3）各种荷载组合情况下箱涵整体稳定及基底应力计算1）完建情况86 不考虑水压力及扬压力，箱涵上、下游侧主动土压力均为零。向下垂直力总和：ΣG＝G土+P车+G箱+G基＝1967.1（kN）水平压力总和：E车＝174（kN）M车＝E车×（h+d）/2＝174×2.9/2＝252.3（kN.m）抗滑稳定计算：＝0.3×1967.1/174＝3.39>1.15满足要求基底应力计算：＝1967.1/（2.8×8）±6×252.3/（2.8×82）＝96.26（79.38）（kpa）<［σ0］＝220（kpa），满足要求应力不均匀系数：Pmax/Pmin＝96.26/79.38＝1.21<2.0满足要求2）设计运用情况涵闸上游侧为最低运行水位87m，下游侧为外江设计洪水位90.47m。G水＝γBLH＝10×2.8×8×3.47＝777.28（kN）浮托力WΦ1＝10×2.8×8×（87-86）＝224（kN）渗透压力WΦ2＝1/2×10×（90.47-87）×8×2.8＝388.6kN）扬压力WΦ＝WΦ1+WΦ2＝612.6（kN）向下垂直力总和：ΣG＝G土+P车+G箱+G基+G水－WΦ＝703.1+506.24+704+53.76+777.28-612.6=2131.8（kN）涵闸上、下游侧静水压力：P1＝0.5×10×12×2.8＝14（kN）86 MP1＝69.34×（－1.61/3）＝－37.21（kN.m）P2＝0.5×10×3.472×2.8＝168.6（kN）MP2＝447.48×4.09/3＝610.06（kN.m）ΣP＝E车+P2―P1＝174+168.6-14＝328.6（kN）ΣM＝M车+MP2+MP1＝252.3+610.06-37.21＝825.2（kN.m）抗滑稳定计算：＝0.3×2131.8/174＝2.67>1.15满足要求基底应力计算：＝2131.8/（2.8×8）±6×825.2/（2.8×82）＝82.76（67.56）（kpa）<［σ0］＝220（kpa）Pmax/Pmin＝82.76/67.56＝1.22<2.0满足要求86'