排洪工程设计方案

3排洪工程设计方案开县是四川盆地东部地区的一局部，山体较多，中原和木桥小区背后〔南侧〕有一山体。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，简洁使山脚下小区受到破坏而造成严峻损失。为了尽量削减洪水造成的危害，保护山脚排入四周水体中。设计原则排洪工程的设计应充分考虑小区旁边山洪现状，切实解决山洪对小区造成的危害和隐患。排洪工程的设计应与原有的DN1200市政水泥涵管结合起来，使山洪能够顺当流入市政管道。为减小对市政管道的堵塞，应考虑设置沉砂设施。设计依据：1、《城市防洪工程设计标准》(CJJ50-92)2、《城市防洪标准》GB50201-943、《室外排水设计标准》GB50014-2023；4、《混凝土构造设计标准》GB50010-2023；5、《大路桥涵设计通用标准》JTGD60-2023；6、《市政排水管渠工程质量检验评定标准》CJJ3-907、《砌体构造设计标准》〔GB5003-2023〕8、《砼构造设计标准》〔GB50010-2023〕9、实测地形图。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假设干年来冲刷形成的，其外形、底板都比较稳定，因此应尽量利用原有的自然沟道作排洪沟。当利用原有沟不能满足设计要求而必需加以整修时，应留意不宜大改大动，尽量不要转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，应沿大局部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〕排洪沟承受明渠或暗渠应视具体条件确定—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，应承受暗渠。〔4〕排洪沟纵坡确实定排洪沟的纵坡应依据地形、地质、护砌、原有排洪沟坡度以及冲淤状况等条件确定，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%，多承受片石、块石或条石砌筑，也有承受钢筋混凝土浇筑的。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=0.4m0.4m排洪沟的材料及加固形式应依据沟内最大流速、当地地形及地质条件、当地材料供给状况确定。〔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明渠类别最大设计流速〔m/s〕------，仅供参考------，仅供参考------，仅供参考粗砂或低塑性粉质粘土粗砂或低塑性粉质粘土粉质粘土粘土草皮护面干砌块石浆砌块石或浆砌砖石灰岩和中砂岩混凝土0.81.01.21.62.03.04.04.0〔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，应依据不同的地质按表3-2的规定取值；用砖石或混凝土铺砌的明渠可承受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排洪沟设计计算设计防洪标准在进展防洪工程设计时，首先要确定洪峰设计流量，然后依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，需要依据该工程的性质、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凹凸，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。依据我国现有山洪防治标准及工程运行状况，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

防洪标准重现期〔a〕二大型工业企业、重要中型企业〔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%。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。一般状况下，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，甚至枯槁；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、推理公式法及阅历公式法。本设计承受阅历公式法计算洪峰流量。常用的阅历公式计算方法有：一般地区性阅历公式、大路科学争论所阅历公式、其次铁路设计院等值线法、第三铁路设计院计算方法。本设计承受大路科学争论所阅历公式:(3-1)式中：Q——设计洪峰流量〔m3/s〕;F——流域面积〔km2〕;K3-1n——面积参数，当F<1km2时，n=11<F<10km2,按表3-2取值。重现期地区表3-1 径流模数K重现期地区〔a〕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3-21.20。面积参数n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<1km注：当F<1km2时,n=1，其中疆、西藏及西北局部地区，以及台湾省，南海诸岛，由于缺乏资料，K值及n值待补。本工程位于开县，属于西南地区，且汇水面积小于1km2，重现期设计为25年，因此径流模数K=16，面积参数n=1。中原小区A50000m2，设计洪峰流量木桥小区B45000m2，设计洪峰流量3.4.3排洪沟水力计算排洪沟水力计算根本公式：〔1〕流量公式：Q=A×V〔3-2〕〔2〕管道流速计算：〔3-3〕——流速m/；——水力半径i——水力坡度；将公式3-〕代入3-，得：

〔3-4〕〔3-5〕A——过水断面面积m公式中的过水断面Aχ的求法为：对于梯形断面：

〔3-6〕〔3-7〕式中：h—水深〔m〕;—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=Bh〔3-8〕〔3-9〕本设计排洪沟主要截留小区旁边山上的雨洪，并最终收集后排入市政排洪管道中。排洪沟依山上的地势而建，排洪沟外表与坡面相平，由于山体坡度较大，因此承受钢筋混凝土的构造，同时承受稳定性好的梯形截面。A1m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.7m，超高取0.3m，则到达设计水深时的过水断面面积和湿周分别为：〔3-6〕〔3-7〕水力半径山坡上的雨洪沿线收集后汇入山脚段排洪沟，经沉砂池沉淀后排入市政主管，因此山脚段排洪沟的最大流量即为洪峰流量 。该山坡的坡脚处地势最缓，则该段排洪沟的坡度最小，坡度为0.023，钢筋混凝土明渠的粗糙系数为0.014，则该段排洪沟的最大输送力气为：〔3-5〕可以看出，承受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，承受底宽为1m，1：m=1：0.5，有效水深H=0.7m0.3m混凝土梯形明渠是适宜的。由于山脚段地势最缓，排洪沟的设计坡度最小，需要输送的洪水量最大，而其他段的设计坡度更大，需要输送的洪水量更小，因此在其他段承受该断面尺寸的排洪沟也是完全可以满足要求的。因此，A1m1：0.50.7m0.3m，承受钢筋混凝土结构。B线排洪沟的洪峰流量 ，小于A线排洪沟的洪峰流量，而且B线排洪沟的坡度比A排洪沟的坡度更大，因此设计承受与A线排洪沟一样的尺寸和构造。沉砂池设计：2、650.2mm将其沉淀下来之后再排入市政管道DN1200DN1200的形式，按池内水流方向的不同，可分为平流式、竖流式和旋流式三种；按池型可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流式沉砂池。平流式沉砂池是常用的形式，水在池内沿水平方向流淌，具有构造简洁、截留无机颗粒效果较好的优点。本设计拟承受平流式沉砂池。由于该沉砂池处理的是山上的雨洪，砂量较大，且随雨天间歇运行，因此只需要待砂斗装满，不定期排砂即可。本设计承受吸砂泵不定期进展排砂，吸砂泵不置于现场，需要时运至现场使用即可。平流式沉砂池的设计标准为：1、 最大流速为0.3m/s;2、 最大流量时停留时间不小于30s，一般承受30~60s。A1、 长度：设计承受最大