黃龍渠初步設(shè)計(jì)報告

PAGE1水文流域概況黃龍渠位于臨潁縣中部，上游西起老潁河，流經(jīng)杜曲、城關(guān)、瓦店、三家店四鄉(xiāng)鎮(zhèn)后注入清異河。河道全長27.4km，流域面積203.7km2。屬平原地貌，地勢由西向東傾斜,自然坡度為1/3000-1/4000，地面高程在58.5-60.5m，平均地面比降為1/3500。黃龍渠水系示意圖見圖2-1。表2-1黃龍渠主要支流名稱匯入點(diǎn)河長(km)流域面積(km2)青陽渠支流28+65024.948.1水文氣象黃龍渠所在區(qū)域?qū)俦睖貛Ъ撅L(fēng)型大陸性氣候，四季分明、氣候溫和、雨量適中。多年平均氣溫14.5℃,年積溫5259.2℃,年極端最高氣溫43.4℃,年極端最低氣溫零下13℃,多年平均日照2365.3小時,日照率為54%,無霜期225天,年平均降水量741mm,年最大降水量1118.2mm,年最小降水量375.9mm,汛期多年平均降水量為465.3mm,占全年降水量的62.8%,多年平均陸面蒸發(fā)量為610mm,多年平均地表徑流流域內(nèi)全年降水量分布不均，汛期（6-9月份）因受夏季季風(fēng)的影響，水氣充沛，降雨集中，經(jīng)常發(fā)生大暴雨，多年平均汛期雨量為499.3mm,占全年降水量的62.2%，3-5月份多年平均雨量為169.5mm，占全年降水量的21.1%,10月份至次年2月份多年平均降水量為134.2mm,占全年降水量的16.7%,夏季降雨集中，雨量大，歷時長，一遇暴雨，極易造成洪災(zāi)。PAGE5設(shè)計(jì)洪水分析由于研究區(qū)域無實(shí)測徑流資料，本次設(shè)計(jì)按照《河南省水利工程水文計(jì)算常用圖》對黃龍渠水文進(jìn)行分析計(jì)算。設(shè)計(jì)暴雨查《河南省水利工程水文計(jì)算常用圖》確定各時段年最大降水量均值及離差系數(shù)，按Cs=3.5Cv，查PⅢ型曲線得各時段不同頻率設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量如表2-2。表2-2不同重現(xiàn)期最大24h設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量表時段參數(shù)不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)雨量(mm)HCvCs/Cv50年20年10年5年24小時該研究區(qū)域流域面積較小，故無需進(jìn)行點(diǎn)面折算，直接采用設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量作為設(shè)計(jì)面雨量。設(shè)計(jì)洪水設(shè)計(jì)暴雨由暴雨圖集中查取，排澇洪峰流量利用平原區(qū)排澇模數(shù)公式計(jì)算。根據(jù)河流的產(chǎn)匯流條件，對黃龍渠各設(shè)計(jì)斷面排澇流量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式采用平原區(qū)排水模數(shù)公式：式中：Q—設(shè)計(jì)洪峰（m3/s）；K—峰量系數(shù)，取0.035；F—匯水面積（km2）；R—設(shè)計(jì)凈雨（mm），由暴雨圖集查降雨徑流相關(guān)圖獲??；a—綜合折減系數(shù)。各設(shè)計(jì)斷面匯流區(qū)域內(nèi)下墊面條件對匯排水有不同的滯蓄作用，洪水標(biāo)準(zhǔn)越高，洪峰消減越明顯，經(jīng)分析，選用綜合折減系數(shù)見表2-3。表2-3綜合折減系數(shù)表重現(xiàn)期（年）5102050a1.000.900.800.70（1）研究區(qū)域流域面積較小，匯流時間短，經(jīng)分析，選用最大24小時暴雨進(jìn)行分析計(jì)算較為合理。經(jīng)水文計(jì)算，得5年一遇設(shè)計(jì)頻率最大24小時暴雨量P=134mm；20年一遇設(shè)計(jì)頻率最大24小時暴雨量P=198mm（2）查《河南省水利工程水文計(jì)算常用圖》，5年一遇設(shè)計(jì)頻率采用Pa=Im/2=50mm；10年及20年一遇采用Pa=2Im/3=75mm；50年一遇采用Pa=Im（3）徑流深R：根據(jù)設(shè)計(jì)頻率、最大24小時暴雨量、前期影響雨量，查《河南省水利工程水文計(jì)算常用圖》中“降雨徑流關(guān)系曲線第Ⅳ線型”，查得徑流深（查平原區(qū)）如表2-4。由于本次規(guī)劃的河流較長，且各規(guī)劃段的下墊面特性差別較大，沿程有支流匯入處流量變化較大，故將規(guī)劃河流按支流匯入情況分為多段進(jìn)行排澇分析。各控制斷面以上的匯流面積由航測圖量取，設(shè)計(jì)排澇流量成果見表2-5。表2-4設(shè)計(jì)最大24h凈雨成果表重現(xiàn)期50年20年10年5年P(guān)(mm)239198167134Pa(mm)100757550P+Pa(mm)339273242184R(mm2-5黃龍渠最大24h設(shè)計(jì)排澇流量計(jì)算成果表樁號流域面積(km2)不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)流量（m3/s）50年20年10年5年21+6102228+650145.831+800203.7施工期設(shè)計(jì)洪水黃龍渠流域內(nèi)徑流資料缺乏，施工期設(shè)計(jì)洪水的推求采用水文比擬法，修正移置附近水文相似區(qū)域的水文特征值。其中：；，——分別為設(shè)計(jì)流域和參證站集水區(qū)域的徑流量，m3/s；，——分別為設(shè)計(jì)流域的流域面積和參證站的集水區(qū)域，km2；K——為修正系數(shù)。周莊水文站位于穎河支流汾河下游周莊境內(nèi)，集水面積1320km表2-6周莊水文站計(jì)算期內(nèi)最大徑流量表年度最大枯期流量(m3/s)年度最大枯期流量(m3/s)年度最大枯期流量(m3/s)1979-198011.71987-19883.52000-200113.91980-198123.61988-198926.42001-200212.91981-19823.81989-199030.62002-200340.81982-19835.381990-1991552003-2004761983-198412.61991-19928.92004-200574.51984-198513.51992-199302005-200629.31985-1986581993-199402006-200715.61986-198799.71994-199514.6表2-7周莊水文站計(jì)算期設(shè)計(jì)流量成果表參數(shù)不同重現(xiàn)期洪峰流量(m3/s)QCvCs/Cv20年10年5年3年經(jīng)水文比擬法計(jì)算，黃龍渠施工期設(shè)計(jì)洪水成果見表2-8。PAGE9表2-8黃龍渠施工期五年一遇設(shè)計(jì)洪水樁號流域面積(km2)不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)施工期洪水（m3/s）20年10年5年3年21+6102228+650145.831+800203.7黃龍渠河道治理工程為小型工程，施工期設(shè)計(jì)洪水采用五年一遇.工程任務(wù)與規(guī)模任務(wù)工程任務(wù)本次規(guī)劃工作的主要任務(wù)為：1、根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》及現(xiàn)行的《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，本次規(guī)劃黃龍渠防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，除澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到5年一遇，進(jìn)行綜合治理。一是對河槽加寬加深，二是對境內(nèi)黃龍渠段堤防進(jìn)行全線培堤，加高加固現(xiàn)有堤防，三是維修現(xiàn)有工程設(shè)施。2、為促進(jìn)本縣流域經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，維護(hù)河流健康，加強(qiáng)對黃龍渠臨潁段的管理，既要強(qiáng)化相應(yīng)的建設(shè)管理機(jī)構(gòu)，又要多方籌措資金用于河道的養(yǎng)護(hù)。工程規(guī)模通過重點(diǎn)地區(qū)中小河流的近期治理，使黃龍渠的防洪能力得到增強(qiáng)、流域所涉及的主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)，基本設(shè)施，基本農(nóng)田等防洪保護(hù)對象的防洪標(biāo)準(zhǔn)有較大提高。本次河道治理范圍為：上游自龍?zhí)瞄l（樁號4+400）起，下游至清異河入口（樁號31+800），全長27.4km。本次黃龍渠治理的工程內(nèi)容主要包括：（1）27.4km（樁號4+400～31+800）長河道疏浚、擴(kuò)挖工程和40.8km，堤防加固（樁號4+400～24+800）工程；（2）6座涵閘維修加固（瓦店閘、南江東閘、南江西閘、羅莊閘、卜莊閘及崔莊閘等），新建7座涵閘（大墓羅閘、刑莊閘、北關(guān)閘、十里頭閘、后徐閘、尚莊閘及崔莊閘等）等；(3)橋梁維修25座，拆除重建橋梁7座（小鄭莊橋、羅莊橋、環(huán)鄉(xiāng)路橋、葉莊橋、東關(guān)橋、北街橋及櫻桃郭橋）。根據(jù)黃龍渠流域防洪保護(hù)區(qū)的重要性及未來發(fā)展預(yù)測，依據(jù)<防洪標(biāo)準(zhǔn)>等規(guī)范要求，并參考其上一級河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)，確定黃龍渠的規(guī)化治理標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，排澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到5年一遇。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）、《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）和《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-98）等有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，黃龍渠河道治理工程屬三等工程，堤防級別為Ⅳ級，主要建筑物按Ⅲ級建筑物設(shè)計(jì)，次要建筑物按Ⅳ級建筑物設(shè)計(jì)，臨時建筑物按Ⅴ級建筑物設(shè)計(jì)。工程設(shè)計(jì)工程等別根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）、《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）和《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-98）等有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，黃龍渠河道治理工程屬三等工程，堤防級別為Ⅳ級，主要建筑物按Ⅲ級建筑物設(shè)計(jì)，次要建筑物按Ⅳ級建筑物設(shè)計(jì)，臨時建筑物按Ⅴ級建筑物設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)依據(jù)主要規(guī)程規(guī)范1）《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94，國家技術(shù)監(jiān)督局、中華人民共和國建設(shè)部）；2）《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000，中華人民共和國水利部）；3）《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-98，國家技術(shù)監(jiān)督局、中華人民共和國建設(shè)部）；4）《堤防工程管理設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL171-96）；5）《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）；6）《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL/T191-96）；7）《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50003-2001）；8）《水利水電工程設(shè)計(jì)工程量計(jì)算規(guī)定》（SL328-2005）；9）《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265—2001）；10）其它相關(guān)的規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)及文件。有關(guān)文件和資料1）《臨潁縣黃龍渠近期治理建設(shè)規(guī)劃報告》（臨潁縣水利局）；2）臨潁縣水利局提供的河道平面圖及縱、橫斷面測量圖。3）其它有關(guān)河道管理、規(guī)劃、設(shè)計(jì)的資料。設(shè)計(jì)原則根據(jù)黃龍渠的特點(diǎn)，本次黃龍渠治理工程應(yīng)貫徹“全面規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧、標(biāo)本兼治、綜合治理”的原則，以防洪除澇為主，兼顧上下游和左右岸關(guān)系。本次設(shè)計(jì)對嚴(yán)重影響汛期行洪的全段河段進(jìn)行疏浚治理，對面上積水嚴(yán)重，無法匯入黃龍渠的排水溝新建穿堤排水涵閘。工程設(shè)計(jì)堤防工程設(shè)計(jì)由于本次黃龍渠治理范圍內(nèi)上游現(xiàn)狀沒有堤防，但為了汛期安全，本次設(shè)計(jì)堤防。（1）堤身土料填筑標(biāo)準(zhǔn)黃龍渠堤身填筑時，按照經(jīng)濟(jì)實(shí)用、就地取材、便于施工，并滿足防汛和管理的要求，選用河道開挖土筑堤。在土質(zhì)的選用上應(yīng)優(yōu)先選用亞粘土，粘粒含量為15～30%，塑性指數(shù)為10～20，且不得含植物根莖、磚瓦垃圾等雜質(zhì)。如果所用土料含水率高且粘粒含量過多，則應(yīng)采取相應(yīng)的處理措施。土料填筑標(biāo)準(zhǔn)為壓實(shí)度不小于0.92。（2）堤頂高程確定河道兩岸高程防洪要求，為20年一遇設(shè)計(jì)洪水位加超高。超高計(jì)算采用《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286—98）中6.3.1式：式中Y——堤頂超高（m）；R——設(shè)計(jì)波浪爬高（m），按莆田實(shí)驗(yàn)站公式計(jì)算平均爬高；k△——斜坡的糙率滲透系數(shù)，根據(jù)護(hù)面類型查草皮護(hù)坡為0.85～0.90，取0.9；kw——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，由風(fēng)速W、坡前水深H、重力加速度組成的無維量，取1.23；K——綜合摩阻系數(shù)，取3.6×10-6；V——設(shè)計(jì)風(fēng)速，取汛期多年平均最大風(fēng)速的1.5倍，汛期多年平均最大風(fēng)速為15.2m/s，則V=22.8m/s；F——吹程，最長彎道之間長度500m；D——平均水深；β——風(fēng)向與垂直堤軸線的法線的夾角，β=0；A——安全超高，按不允許越浪情況取為0.6m。經(jīng)計(jì)算，黃龍渠堤頂超高為xxxm，設(shè)計(jì)時取為xxxm。（3）堤防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286—98），本工程為4級堤防，設(shè)計(jì)堤頂高程為20年一遇洪水位加1.0m超高，堤頂寬3.0m，并向外側(cè)傾斜，坡度為2%，堤防內(nèi)側(cè)邊坡為1：2.0，外側(cè)邊坡為1：2.0。另外，本次設(shè)計(jì)對40.8km堤頂路面（4+400~24+800）進(jìn)行整治，堤頂路面采用泥結(jié)石路面（厚河道工程設(shè)計(jì)河底比降設(shè)計(jì)根據(jù)臨潁縣水利局2008年提供的河道測量成果進(jìn)行分析，在保證河道行洪安全的情況下，以河道挖方量最小的原則確定河道比降。經(jīng)最終分析研究確定黃龍渠的比降如下：樁號4+400～6+000之間河底比降為0.0018，樁號6+000～21+600之間河底比降為0.00053，樁號21+600～31+800之間河底比降為0.00044。河道橫斷面設(shè)計(jì)河道橫斷面設(shè)計(jì)是河道治理的重要內(nèi)容，在河道橫斷面設(shè)計(jì)時主要考慮滿足河道的防洪除澇要求。為了確定最佳的河道斷面，本次進(jìn)行了三種方案的必選：方案一、梯形斷面。梯形斷面占地較小，結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，是中小河道常用的斷面形式。在河道兩岸保護(hù)范圍內(nèi)，設(shè)置保護(hù)帶，防止岸邊邊坡耕作，便于河道管理，確保堤防安全。方案二、復(fù)式斷面。復(fù)式斷面適用于河灘較開闊的河道?？菟诹髁啃?，水流在中槽主河道。洪水期流量大，允許洪水漫灘，過水?dāng)嗝娲螅樗坏?，不需要修建高大的防洪堤。方案三、矩形斷面。矩形斷面占地少，挖方量小，是河道使用較多的形式，但由于矩形斷面需筑擋土墻，因而投資大，施工相對困難，因而在條件允許的情況下盡量不采用。通過方案對比，結(jié)合黃龍渠的特點(diǎn)推薦采用方案一。本次設(shè)計(jì)黃龍渠采用梯形斷面，樁號4+400～6+000之間河底寬4.0m，樁號6+000～6+200之間河底寬度由4.0m漸變至6.0m；樁號6+200～21+600之間河底寬6.0m，樁號21+600～21+800之間河底寬度由6.0m漸變至8.0m；樁號21+800～28+600之間河底寬8.0m，樁號28+600～28+800之間河底寬度由8.0m漸變至10.0m；樁號28+800～31+800之間河底寬河道設(shè)計(jì)過流能力計(jì)算河道過流能力按明渠均勻流進(jìn)行計(jì)算，公式如下：ν=Q/A式中Q——設(shè)計(jì)流量（m3/s）；A——過水?dāng)嗝婷娣e（m2）；C——謝才系數(shù)（m2/s）；i——水力坡度；R——水力半徑（m）；b——設(shè)計(jì)渠底寬度（m）；h——設(shè)計(jì)水深（m）；χ——濕周（m）；n——渠道糙率，參照《水工設(shè)計(jì)手冊》第一冊選取為0.03；m——邊坡系數(shù)；ν——流速（m/s）。黃龍渠過流能力計(jì)算結(jié)果見表5-1。表5-1黃龍渠設(shè)計(jì)過流能力計(jì)算成果表河名樁號5年一遇20年一遇流量（m3/s）流速（m/s）流量（m3/s）流速（m/s）黃龍渠21+60027.731.0539.821.1428+650114.551.39164.481.5431+800147.21.48211.361.63河道水面線推求河道水面線采用水力學(xué)中明渠恒定非均勻漸變流水面線計(jì)算法計(jì)算，公式如下：ｆ（Zu）＝Zu+（α+ξ）Q2/（2gAu2）-ΔSQ2/（2Ku2）Ψ（Zd）＝Zd+（α+ξ）Q2/（2gAd2）+ΔSQ2/（2Kd2）式中ｆ（Zu）——上游斷面水位函數(shù)；Ψ（Zd）——下游斷面水位函數(shù)；Zu——上游斷面水位；Zd——下游斷面水位；α——動能修正系數(shù)；ξ——局部水頭損失系數(shù)；Q——流量（m3/s）；g——重力加速度；Au——上游斷面面積（m2）；Ad——下游斷面面積（m2）；ΔS——斷面間距（m）；Ku——上游斷面流量系數(shù)；Kd——下游斷面流量系數(shù)；Ku、Kd取值：式中參數(shù)含義同明渠均勻流公式。起始端水位采用黃龍渠入清異河處的規(guī)劃水位，5年一遇水位為53.20m，20年一遇水位為55.31m。黃龍渠水力要素見5-2。表5-2黃龍渠治理工程水力要素表河名控制地點(diǎn)樁號除澇斷面設(shè)計(jì)防洪斷面設(shè)計(jì)河線距（m）5年除澇水位（m）底寬（m）邊坡河底

比降設(shè)計(jì)河底（m）20年防洪水位（m）邊坡堤頂高程（m）堤頂寬（m）黃龍渠老潁河4+40064.0667.51160041：20.000181：236+00061.1464.611560061：20.000531：2321+60052.8956.81700081：20.000441：2328+60049.8355.493200101：20.000441：23清異河口31+80048.4356.31PAGE21不同控制點(diǎn)水位計(jì)算結(jié)果詳見表5-3。表5-3黃龍渠水力要素設(shè)計(jì)成果樁號設(shè)計(jì)河底5年除澇水位20年除澇水位設(shè)計(jì)堤頂高程4+40064.064+60063.704+80063.335+062.975+20062.605+40062.245+60061.875+80061.516+061.146+20061.036+40060.936+60060.826+80060.727+060.617+20060.517+40060.407+60060.297+80060.198+060.088+20059.988+40059.878+60059.778+80059.669+059.559+20059.459+40059.349+60059.249+80059.1310+059.0210+20058.9210+40058.8110+60058.7110+80058.6011+058.5011+20058.3911+40058.2811+60058.1811+80058.0712+057.9712+20057.8612+40057.7612+60057.6512+80057.5413+057.4413+20057.3313+40057.2313+60057.1213+80057.0114+056.9114+20056.8014+40056.7014+60056.5914+80056.4915+056.3815+20056.2715+40056.1715+60056.0615+80055.9616+055.8516+20055.7516+40055.6416+60055.5316+80055.4317+055.3217+20055.2217+40055.1117+60055.0117+80