骑龙排洪沟工程设计说明

翠屏区西郊骑龙村统筹城乡试点区排洪沟方案设计审定：审核：设计：一、工程项目概况1.1项目背景宜宾市翠屏区骑龙村是四川盆地南部地区的一部分，山体较多；该试点区地处低洼地带，三面环山，临近岷江。由于山体地形坡度大，积水时间短，洪水历时也不长，一到雨季，大量山洪水排泄而下，水流急，流势猛，且水流中还夹带着砂石等杂质，冲刷力大，容易使山脚下的试点区受到破坏而造成严重损失。为了尽量减少洪水造成的危害，保护山脚下试点区居民的生命财产安全，必须要认真做好防洪规划。1.2设计内容拟在试点区外围新建排洪沟，拦截山洪，将山洪引出试点区，排入附近水体中，长约4280m梯形明沟及约700m箱涵。二、设计依据2.1、设计合同依据2.1.1我公司与业主签订的《宜宾市骑龙村排洪沟设计合同》；2.1.2业主提供的设计任务书；2.2设计规范及标准1、《城市防洪工程设计规范》(CJJ50-92)2、《城市防洪标准》GB50201-943、《室外排水设计规范》GB50014-2006（2014年版）；4、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002；5、《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004；6、《市政排水管渠工程质量检验评定标准》CJJ3-907、《砌体结构设计规范》（GB5003-2001）8、《砼结构设计规范》（GB50010-2002）9、实测地形图。2.3设计基础资料、工程资料2.3.1《宜宾市翠屏区骑龙村统筹城乡试点区（城市建设用地）控制性详细规划》-中国建筑技术集团有限公司2.3.2《宜宾市翠屏区骑龙村统筹城乡试点区2号地块建筑方案设计》-中铁十五局集团四川建筑勘察设计有限公司；2.3.3《宜宾市翠屏区骑龙村统筹城乡试点区岩土工程初步勘察报告》-建材成都地质工程勘察院；2.3.4《翠屏区西郊骑龙村统筹城乡试点区道路及配套工程方案设计》-中国华西工程设计建设有限公司2.3.5业主提供的其它资料及相关要求。2.4设计原则（1）排洪工程的设计应充分考虑试点区旁边山洪现状，切实解决山洪对试点区造成的危害和隐患。（2）为减小对管涵的堵塞，应考虑设置简易沉砂设施。三、排洪沟设计要点（1）排洪沟应尽量利用原有山洪沟，必要时可作适当整修，原有山洪沟是山洪若干年来冲刷形成的，其形状、底板都比较稳定，因此应尽量利用原有的天然沟道作排洪沟。当利用原有沟不能满足设计要求而必须加以整修时，应注意不宜大改大动，尽量不要改变原有沟道的水力条件，而要因势利导，畅通下泄。（2）排洪沟应尽量利用自然地形坡度排洪沟的走向，应沿大部分地面水流的垂直方向，因此应充分利用地形坡度，使截流的山洪水能以最短距离重力流入受纳水体。（3）排洪沟采用明渠或暗渠应视具体条件确定一般排洪沟最好次用明渠，但当排洪沟通过市区或厂区时，由于建筑密度较高、交通量大，应采用暗渠。（4）排洪沟纵坡的确定排洪沟的纵坡应根据地形、地质、护砌、原有排洪沟坡度以及冲淤情况等条件确定，一般不小于1%，设计纵坡时，要使沟内水流速度均匀增加，以防止沟内产生淤积。当纵坡很大时，应考虑设置跌水或陡槽，但不得设在转弯处。一次跌水高度通常为0.2～0.6m，有的多达20～30级，消能效果很好。陡槽页称急流槽，纵坡一般为20%～60%，多采用片石、块石或条石砌筑，也有采用钢筋混凝土浇筑的。陡槽终端应设消力设备。（5）排洪沟的断面形式排洪明渠的断面形式常用矩形或梯形断面，最小断面B×H=0.4m×0.4m，排洪沟的材料及加固形式应根据沟内最大流速、当地地形及地质条件、当地材料供应情况确定。（6）排洪沟的设计流速为了防止山洪冲刷，应按流速的大小选用不同材质的沟底沟壁。明渠最小流速为0.4m/s，但水深为0.4～1.0m时，排水明渠的最大流速应按下表规定取值。表3-1明渠最大设计流速明渠类别最大设计流速（m/s）粗砂或低塑性粉质粘土0.8粉质粘土1.0粘土1.2草皮护面1.6干砌块石2.0浆砌块石或浆砌砖3.0石灰岩和中砂岩4.0混凝土4.0（7）排洪沟的其他规定明渠和盖板渠的底宽，不宜小于0.3m。无铺砌的明渠边坡，应根据不同的地质按表3-2的规定取值；用砖石或混凝土铺砌的明渠可采用1:0.75～1:1的边坡。表3-2明渠边坡值地质边坡粉砂1:3～1:3.5松散的细砂、中砂和粗砂1:2～1:2.5密实的细砂、中砂、粗砂或粘质粉土1:1.5～1:2粉质粘土或粘土砾石或卵石1:1.25～1:1.5半岩性土1:0.5～1:1风化岩石1:0.25～1:0.5岩石1:0.1～1:0.25本设计排洪沟沿试点区红线边道路布置，排洪沟坡度同道路坡度。四、排洪沟设计计算4.1设计防洪标准在进行防洪工程设计时，首先要确定洪峰设计流量，然后根据该流量拟定工程规模。为了准确、合理地拟定某项工程规模，需要根据该工程的性质、范围以及重要性等因素，选定某一频率作为计算洪峰流量的标准，称为防洪设计标准。实际工作中一般常用重现期衡量设计标准的高低，即重现期越大，则设计标准越高，工程规模也就越大；反之，设计标准低，工程规模小。根据我国现有山洪防治标准及工程运行情况，山洪防治标准见表3-3。表3-3山洪防治标准工程等别防护对象防洪标准频率（%）重现期（a）二大型工业企业、重要中型企业2～150～100三中小型工业企业5～220～50四工业企业生活区10～510～20本设计中主要防护对象为山坡下居民生活区，因此本设计重现期取25年，频率为4%。4.2设计洪峰流量的计算排洪沟属于小汇水面积上的排水构筑物。一般情况下，小汇水面积没有实测的流量资料，所需的设计洪水往往用实测暴雨资料间接推求。并假定暴雨与其所形成的洪水流量同频率。同时考虑山区河沟流域面积一般只有几平方公里至几十平方公里，平时水小，甚至干枯；汛期水量急增，急流快。目前我国设计洪峰流量的计算主要有三种方法：洪水调查法、推理公式法及经验公式法。本设计采用经验公式法计算洪峰流量。常用的经验公式计算方法有：一般地区性经验公式、公路科学研究所经验公式、第二铁路设计院等值线法、第三铁路设计院计算方法。本设计采用公路科学研究所经验公式:(3-1)式中：Q——设计洪峰流量（m3/s）;F——流域面积（km2）;K——径流模数，按表3-1采用;n——面积参数，当F<1km2时，n=1；当1<F<10km2,按表3-2取值。表3-1径流模数K值重现期（a）地区华北东北东南沿海西南华中黄土高原28.18.011.09.010.05.5513.011.515.012.014.06.01016.513.518.014.017.07.51518.014.619.514.518.07.72519.515.822.016.019.68.5注：重现期50a时，可用25a的K值乘以1.20。表3-2面积参数n值地区华北东北东南沿海西南华中黄土高原n0.750.850.750.850.750.80注：当F<1km2时,n=1，其中新疆、西藏及西北部分地区，以及台湾省，南海诸岛，由于缺乏资料，K值及n值待补。本工程位于宜宾，属于西南地区，汇水面积小于1km2，重现期设计为25年，因此径流模数K=16，面积参数n=1，汇水面积大于1km2，面积参数n=0.85。第一段线：排洪沟的汇水面积为0.0161km2，设计洪峰流量=16×0.0161=0.26m3/s第二段线：排洪沟的汇水面积为0.02871km2，设计洪峰流量=16×0.02781=0.45m3/s第三段线：排洪沟的汇水面积为0.139km2，设计洪峰流量=16×0.139=2.23m3/s第四段线：排洪沟的汇水面积为0.23161km2，设计洪峰流量=16×0.23161=3.71m3/s第五段线：排洪沟的汇水面积为0.295km2，设计洪峰流量=16×0.295=4.72m3/s第六段线：排洪沟的汇水面积为0.373km2，设计洪峰流量=16×0.373=5.97m3/s第七段线：排洪沟的汇水面积为0.0455km2，设计洪峰流量=16×0.0455=0.728m3/s第八段线：排洪沟的汇水面积为0.13152km2，设计洪峰流量=16×0.13152=2.1m3/s第九段线：排洪沟的汇水面积为0.21444km2，设计洪峰流量=16×0.21444=3.43m3/s第十段线：排洪沟的汇水面积为0.345km2，设计洪峰流量=16×0.345=5.52m3/s第十一段线：排洪沟的汇水面积为0.497km2，设计洪峰流量=16×0.152=7.952m3/s第十二段线：排洪沟的汇水面积为0.617km2，设计洪峰流量=16×0.617=9.88m3/s第十三段线：排洪沟的汇水面积为0.52km2，设计洪峰流量=16×0.52=8.32m3/s本段还包括原部分南线排入试点区冲沟的雨水：详见南线雨水管线平面图Y29，DN900，i=0.4%,流量Q=1.2m3/s本段流量为：9.52m3/s4.3排洪沟水力计算排洪沟水力计算基本公式：流量公式：Q=A×V（3-2）（2）管道流速计算：（3-3）式中：V——流速（m/s）；R——水力半径（m）；i——水力坡度；n——粗糙系数。将公式（3-3）代入（3-2），得：（3-4）（3-5）式中：A——过水断面面积（m2），其他参数意义同前。公式中的过水断面A和湿周χ的求法为：对于梯形断面：（3-6）（3-7）式中：h—水深（m）;B—底宽（m）；m—沟侧边坡水平宽度与深度之比；n—沟壁粗糙系数。矩形断面：A=B.h（3-8）（3-9）本设计排洪沟主要截留试点区旁边山上的雨洪，并最终收集后排入附近水体中。排洪沟依道路的边而建，排洪沟表面与道路坡面相平，由于道路坡度较大，因此采用C20混凝土的结构，同时采用稳定性好的梯形截面。第一段线排洪沟计算：设定梯形明渠的底宽为0.4m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.4m，超高取0.3m，则达到设计水深时的过水断面面积和湿周分别为：=0.4×0.4+0.5×0.4×0.4=0.24m2（3-6）=0.4+2×0.4×=1.3m（3-7）水力半径=0.24/1.3=0.185m则该段排洪沟的坡度为0.049，混凝土明渠的粗糙系数为0.014，则该段排洪沟的最大输送能力为：==1.23m3/s（3-5）可以看出，采用该断面尺寸的排洪沟完全可以满足最大洪峰时的排水量需要，考虑长期运行会有大量泥沙沉积而使排洪沟有效断面变小等因素，采用底宽为0.4m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.4m，超高0.3m的C20混凝土梯形明渠是合适的。因此，第一段排洪沟的设计尺寸为：底宽0.4m，边坡1：0.5，有效水深0.4m，超高0.3m，采用C20混凝土结构。第二线段排洪沟的洪峰流量小于第一线段排洪沟的最大输送能力，而且第二线段排洪沟的坡度与第一线段排洪沟的坡度一样，因此设计采用与第一线段排洪沟相同的尺寸和结构。第三段线排洪沟计算：设定梯形明渠的底宽为0.8m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.6m，超高取0.3m，则达到设计水深时的过水断面面积和湿周分别为：=0.8×0.6+0.5×0.8×0.6=0.72m2（3-6）=0.8+2×0.6×=2.14m（3-7）水力半径=0.72/2.14=0.336则该段排洪沟的坡度为0.07，混凝土明渠的粗糙系数为0.014，则该段排洪沟的最大输送能力为：==7.56m3/s（3-5）可以看出，采用该断面尺寸的排洪沟完全可以满足最大洪峰时的排水量需要，考虑长期运行会有大量泥沙沉积而使排洪沟有效断面变小等因素，采用底宽为0.8m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.6m，超高0.3m的C20混凝土梯形明渠是合适的。因此，第三段排洪沟的设计尺寸为：底宽0.8m，边坡1：0.5，有效水深0.6m，超高0.3m，采用C20混凝土结构。第四段线排洪沟计算：设定梯形明渠的底宽为1.0m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.7m，超高取0.3m，则达到设计水深时的过水断面面积和湿周分别为：=1.0×0.7+0.5×1.0×0.7=1.05m2（3-6）=1.0+2×0.7×=2.56m（3-7）水力半径=1.05/2.56=0.41则该段排洪沟的坡度为0.0324，混凝土明渠的粗糙系数为0.014，则该段排洪沟的最大输送能力为：==7.45m3/s（3-5）可以看出，采用该断面尺寸的排洪沟完全可以满足最大洪峰时的排水量需要，考虑长期运行会有大量泥沙沉积而使排洪沟有效断面变小等因素，采用底宽为1.0m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.7m，超高0.3m的C20混凝土梯形明渠是合适的。因此，第四段排洪沟的设计尺寸为：底宽1.0m，边坡1:0.5，有效水深0.7m，超高0.3m，采用C20混凝土结构。第五段线排洪沟计算：设定梯形明渠的底宽为1.2m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.9m，超高取0.3m，则达到设计水深时的过水断面面积和湿周分别为：=1.2×0.9+0.5×1.2×0.9=1.62m2（3-6）=1.2+2×0.9×=3.2m（3-7）水力半径=1.62/3.2=0.5则该段排洪沟的坡度为0.0324，混凝土明渠的粗糙系数为0.014，则该段排洪沟的最大输送能力为：==12.12m3/s（3-5）可以看出，采用该断面尺寸的排洪沟完全可以满足最大洪峰时的排水量需要，考虑长期运行会有大量泥沙沉积而使排洪沟有效断面变小等因素，采用底宽为1.2m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.9m，超高0.3m的C20混凝土梯形明渠是合适的。因此，第五段排洪沟的设计尺寸为：底宽1.2m，边坡1：0.5，有效水深0.9m，超高0.3m，采用C20混凝土结构。第六段线排洪沟计算：设定梯形明渠的底宽为1.3m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=1.0m，超高取0.3m，则达到设计水深时的过水断面面积和湿周分别为：=1.3×1.0+0.5×1.3×1.0=1.95m2（3-6）=1.3+2×1.0×=3.53m（3-7）水力半径=1.95/3.53=0.55则该段排洪沟的坡度为0.0324，混凝土明渠的粗糙系数为0.014，则该段排洪沟的最大输送能力为：==16.83m3/s（3-5）可以看出，采用该断面尺寸的排洪沟完全可以满足最大洪峰时的排水量需要，考虑长期运行会有大量泥沙沉积而使排洪沟有效断面变小等因素，采用底宽为1.3m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=1.0m，超高0.3m的C20混凝土梯形明渠是合适的。因此，第六段排洪沟的设计尺寸为：底宽1.3m，边坡1：0.5，有效水深1.0m，超高0.3m，采用C20混凝土结构。第七段线排洪沟计算：设定梯形明渠的底宽为0.5m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.5m，超高取0.3m，则达到设计水深时的过水断面面积和湿周分别为：=0.5×0.5+0.5×0.5×0.5=0.375m2（3-6）=0.5+2×0.5×=1.62m（3-7）水力半径=0.375/1.62=0.231则该段排洪沟的坡度为0.036，混凝土明渠的粗糙系数为0.014，则该段排洪沟的最大输送能力为：==1.91m3/s（3-5）可以看出，采用该断面尺寸的排洪沟完全可以满足最大洪峰时的排水量需要，考虑长期运行会有大量泥沙沉积而使排洪沟有效断面变小等因素，采用底宽为0.5m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.5m，超高0.3m的C20混凝土梯形明渠是合适的。因此，第七段排洪沟的设计尺寸为：底宽0.5m，边坡1：0.5，有效水深0.5m，超高0.3m，采用C20混凝土结构。第八段线排洪沟计算：设定梯形明渠的底宽为0.8m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.6m，超高取0.3m，则达到设计水深时的过水断面面积和湿周分别为：=0.8×0.6+0.5×0.8×0.6=0.72m2（3-6）=0.8+2×0.6×=2.14m（3-7）水力半径=0.72/2.14=0.336则该段排洪沟的坡度为0.036，混凝土明渠的粗糙系数为0.014，则该段排洪沟的最大输送能力为：==4.71m3/s（3-5）可以看出，采用该断面尺寸的排洪沟完全可以满足最大洪峰时的排水量需要，考虑长期运行会有大量泥沙沉积而使排洪沟有效断面变小等因素，采用底宽为0.8m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.6m，超高0.3m的C20混凝土梯形明渠是合适的。因此，第八段排洪沟的设计尺寸为：底宽0.8m，边坡1：0.5，有效水深0.6m，超高0.3m，采用C20混凝土结构。第九段线排洪沟计算：设定梯形明渠的底宽为0.9m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.8m，超高取0.3m，则达到设计水深时的过水断面面积和湿周分别为：=0.9×0.8+0.5×0.9×0.8=1.08m2（3-6）=0.9+2×0.8×=2.68m（3-7）水力半径=1.08/2.68=0.402则该段排洪沟的坡度为0.036，混凝土明渠的粗糙系数为0.014，则该段排洪沟的最大输送能力为：==7.97m3/s（3-5）可以看出，采用该断面尺寸的排洪沟完全可以满足最大洪峰时的排水量需要，考虑长期运行会有大量泥沙沉积而使排洪沟有效断面变小等因素，采用底宽为0.9m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.8m，超高0.3m的C20混凝土梯形明渠是合适的。因此，第九段排洪沟的设计尺寸为：底宽0.9m，边坡1：0.5，有效水深0.8m，超高0.3m，采用C20混凝土结构。第十段线排洪沟计算：设定梯形明渠的底宽为1.2m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=1.0m，超高取0.3m，则达到设计水深时的过水断面面积和湿周分别为：=1.2×1.0+0.5×1.2×1.0=1.8m2（3-6）=1.2+2×1.0×=3.43m（3-7）水力半径=1.8/3.43=0.524则该段排洪沟的坡度为0.036，混凝土明渠的粗糙系数为0.014，则该段排洪沟的最大输送能力为：==15.85m3/s（3-5）可以看出，采用该断面尺寸的排洪沟完全可以满足最大洪峰时的排水量需要，考虑长期运行会有大量泥沙沉积而使排洪沟有效断面变小等因素，采用底宽为1.2m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=1.0m，超高0.3m的C20混凝土梯形明渠是合适的。因此，第十段排洪沟的设计尺寸为：底宽1.2m，边坡1:0.5，有效水深1.0m，超高0.3m，采用C20混凝土结构。第十一段线排洪沟计算：设定梯形明渠的底宽为1.4m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=1.3m，超高取0.3m，则达到设计水深时的过水断面面积和湿周分别为：=1.4×1.3+0.5×1.4×1.3=2.72m2（3-6）=1.4+2×1.3×=4.3m（3-7）水力半径=2.72/4.3=0.63则该段排洪沟的坡度为0.051，混凝土明渠的粗糙系数为0.014，则该段排洪沟的最大输送能力为：==32.24m3/s（3-5）可以看出，采用该断面尺寸的排洪沟完全可以满足最大洪峰时的排水量需要，考虑长期运行会有大量泥沙沉积而使排洪沟有效断面变小等因素，采用底宽为1.4m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=1.3m，超高0.3m的C20混凝土梯形明渠是合适的。因此，第十一段排洪沟的设计尺寸为：底宽1.4m，边坡1：0.5，有效水深1.3m，超高0.3m，采用C20混凝土结构。第十二段线排洪沟计算：设定梯形明渠的底宽为1.5m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=1.5m，超高取0.3m，则达到设计水深时的过水断面面积和湿周分别为：=1.5×1.5+0.5×1.5×1.5=3.375m2（3-6）=1.5+2×1.5×=4.85m（3-7）水力半径=3.375/4.85=0.69则该段排洪沟的坡度为0.051，混凝土明渠的粗糙系数为0.014，则该段排洪沟的最大输送能力为：==42.51m3/s（3-5）可以看出，采用该断面尺寸的排洪沟完全可以满足最大洪峰时的排水量需要，考虑长期运行会有大量泥沙沉积而使排洪沟有效断面变小等因素，采用底宽为1.5m，边坡1