朝陽(yáng)縣二十家子下臥河護(hù)岸工程設(shè)計(jì)分析

宋 強(qiáng)

(朝陽(yáng)縣水利勘測(cè)設(shè)計(jì)隊(duì)，遼寧 朝陽(yáng)122000)

1 工程建設(shè)緣由

朝陽(yáng)縣二十家子鎮(zhèn)下臥河位于二十家子鎮(zhèn)西部，屬小凌河一級(jí)支流，集雨面積45.5 km2，河道長(zhǎng)度9.81 km，河道平均比降10.5‰。下臥河沿岸有14個(gè)村民組，632 戶，2000 口人，280 頭大牲畜，363.2 hm2耕地，8 hm2林地，沿河?xùn)|岸有一條新修建的鄉(xiāng)級(jí)栢油路，由于地方財(cái)政比較困難，群眾自籌能力很低，兩岸一直沒(méi)有采取任何工程保護(hù)措施，故每年汛期洪水頻頻成災(zāi)，危害人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。由于缺乏對(duì)這段河流的規(guī)劃、治理和管護(hù)，沿河兩岸對(duì)該河的利用率極低，多年來(lái)受河水的威脅越來(lái)越嚴(yán)重，受害程度越來(lái)越大。因?yàn)闆](méi)有統(tǒng)一規(guī)劃治理目標(biāo)，原有土地資源、林地資源和自然環(huán)境，受到嚴(yán)重破壞，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有不同程度的影響［1］。

為了根治水害，鎮(zhèn)政府于2006年7月匯同縣設(shè)計(jì)單位進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘察、測(cè)量，并由設(shè)計(jì)單位進(jìn)行了規(guī)劃設(shè)計(jì)。該段河道護(hù)岸工程建成后，不僅能夠防洪、治澇，保護(hù)村民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，而且保護(hù)縣、鄉(xiāng)級(jí)公路暢通無(wú)阻。在行洪區(qū)外有河灘地可造林。經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著［2］。本工程總投資429.9 萬(wàn)元。

2 設(shè)計(jì)洪水

設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算方法參照《遼寧省中小河流設(shè)計(jì)暴雨洪水計(jì)算方法》。

治理段以上流域面積及河長(zhǎng)由1:1 萬(wàn)的地形圖上查得。

水文分區(qū)Ⅵ1區(qū)

2.1 計(jì)算匯流時(shí)間τ

其中參數(shù)x、y 查附表，x = 0.64，y =0.67

式中:L 為治理段以上河長(zhǎng);J 為河道平均坡度。

2.2 計(jì)算1、6、24h 的設(shè)計(jì)面雨量及n1p、n2p值

由附圖(1 －3)、(1 －5)、(1 －6)、(1 －7)、(1 －8)、(1 －9)

查附表(1 －1)皮爾遜Ⅲ型曲線模比系數(shù)KP值(CS= 3.5CV)，KP2410%= 1.88，KP610%= 1.88，KP110%= 1.85 ，由附圖(1 －13)，當(dāng)F =45km2，點(diǎn)面折減系數(shù)KF=0.99

計(jì)算:

查附 表(1 － 2)得n1P= 0.64，P6P面/ P24P面=0.63

查附表(1 －2)得n2P=0.67

2.3 計(jì)算τ 歷時(shí)設(shè)計(jì)面雨量

當(dāng)τ =1.34 h，PτP面= P24P面×24n2p－1×6n1p－n2p× τ1－n1p=58.39 mm

2.4 計(jì)算設(shè)計(jì)面暴雨強(qiáng)度ip

ip = PτP面/τ =43.57 mm/h。

2.5 查附表(3 －2)，查得10 a一遇洪水徑流系數(shù)φP

=0.57

2.6 計(jì)算洪峰流量Q

Qp= 0.278φP× ip × F =314.14 m3/s。

3 護(hù)岸工程規(guī)格的確定

3.1 河道規(guī)劃與設(shè)計(jì)

規(guī)劃整治河道的目的是要達(dá)到河道暢通，泄流一定標(biāo)準(zhǔn)的洪水，清除阻水工程、植物障礙，合理利用工程、植物措施治理河道，確定防洪方案［3］。

3.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)《現(xiàn)行水利水電工程規(guī)范實(shí)用全書》按人口、土地面積劃分，該護(hù)岸工程等級(jí)屬于V 級(jí)，防洪標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為10 a一遇洪水。

3.3 河床糙率的選定

河床糙率的選定方法是根據(jù)河床的組成，床面的特性、平面的形態(tài)、水流流態(tài)，岸壁特性，在逐段實(shí)地勘察等綜合因素，確定本段河床糙率為0.03 (一般取0.03 ～0.033)。

3.4 河道過(guò)水能力計(jì)算

過(guò)水能力計(jì)算:

河寬b =80 m，邊坡系數(shù)m =2.5

當(dāng)h =1.09 m時(shí):

根據(jù)公式:

式中;W 為洪水河槽的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，m2;J 為河床平均坡度，‰，n 為河槽的糙率系數(shù)取0.03;X 為濕周，m，R 為過(guò)水?dāng)嗝娴乃霃?，m，C 為謝才系數(shù)。

Q 值＞314 m3/s，故安全。

3.5 水流沖刷計(jì)算

式中:hB 為局部沖刷深度，m;hp 為般沖刷后水深，m;取1.8 m，n 平面形狀系數(shù)。取0.25;VH 為河床允許的不沖流速，m/s，取0.9;VP 為主河槽計(jì)算水位時(shí)的平均流速，m3。經(jīng)計(jì)算hB=0.68。

4 護(hù)岸工程總體布置及建筑物

4.1 護(hù)岸工程的布置

本次工程治理河段兩岸河道長(zhǎng)度為9 000 m，護(hù)岸壩采用均質(zhì)砂壩水泥板護(hù)坡，規(guī)格為50 cm ×50 cm，前、后坡坡比均為1∶2，基礎(chǔ)采用漿砌塊石，尺寸為1.2 m ×0.6 m。每隔50 m設(shè)一道石籠丁壩，垂直河流方向布置［4］。詳見(jiàn)工程總體平面布置圖。

4.2 順壩設(shè)計(jì)

4.2.1 設(shè)計(jì)壩高及頂寬

根據(jù)《堤防設(shè)計(jì)規(guī)范》，堤頂超高公式:

式中:R 為波浪爬高，按規(guī)范附錄C 計(jì)算;A 為安全超高，按規(guī)范表2.2.1 確定，取0.3 m;E 為風(fēng)壅水高度，按規(guī)范附錄C 計(jì)算。

4.2.1.1 計(jì)算條件

1)計(jì)算風(fēng)速的確定

收集朝陽(yáng)市氣象站1981—1997年17 a的風(fēng)速觀測(cè)統(tǒng)計(jì)資料，17 a的平均年最大風(fēng)速為16.12 m/s，傳感器高度為15.2 m，高度修正系數(shù)為0.958，則修正到距地面10 m高度的平均年最大風(fēng)速W =16.12 ×0.958 =15.44 m。

2)風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度

在1∶1萬(wàn)地形圖上按垂直壩軸線量得正常運(yùn)行情況下的風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度D正=90

a. 計(jì)算平均波高

b. 計(jì)算平均波周期

c. 計(jì)算平均波長(zhǎng)

d. 計(jì)算平均波浪爬高

式中:m =2.5

計(jì)算頻率為10% 的波浪爬高RP，P = 5% 時(shí)RP/Rm=1.84，則RP=0.35

故正常運(yùn)用情況下的壩頂超高為，Y = RP+A +e =0.65 m，最后堤高確定為1.09 +0.65 =1.74 m取1.8 m。堤頂不考慮過(guò)車，故堤頂設(shè)計(jì)寬度取2 m。

4.2.2 護(hù)坡設(shè)計(jì)

大壩采用推土機(jī)推砂土筑壩，拖拉機(jī)壓實(shí)，混凝土板護(hù)坡，混凝土板厚10 cm，規(guī)格為50 cm ×50 cm，采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑的方法進(jìn)行施工［5］。

4.2.3 護(hù)岸壩齒墻

設(shè)計(jì)護(hù)岸壩齒墻基礎(chǔ)為漿砌石，安全加深取0.5 m。故深度為:0.68 +0.5 =1.18，深度取1.2 m。寬度為0.6 m，每隔15 m設(shè)一道瀝青木板伸縮縫。

4.3 丁壩設(shè)計(jì)

垂直河流方面每隔50 m設(shè)一道石籠丁壩，丁壩尺寸為邊坡比為1∶0.5，壩高1 m，壩頂寬1 m。

5 結(jié) 語(yǔ)

工程建設(shè)后保護(hù)下臥河沿岸有14個(gè)村民組，632 戶，2000 口人，280 頭大牲畜，5448 畝耕地，120畝林地，并可與河爭(zhēng)地新增500 畝，促進(jìn)和改善沿岸產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，保持水土流失。

［1］莫若愚. 調(diào)整治河思路使河道治理取得綜合效益［J］. 甘肅農(nóng)業(yè)，2003(03):40 －41.

［2］唐蘭姣. 隴西縣河道治理過(guò)程回顧與發(fā)展思路［J］. 甘肅農(nóng)業(yè)，2009(11):73 －74.

［3］卞躍宏，張紹喜. 試論城市河道整治［J］. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008(17):342.

［4］孫勇. 基于渾江恒仁段防洪護(hù)岸工程設(shè)計(jì)分析［J］. 黑龍江水利科技，2013，41(07):108 －111.

［5］孔輝，李金芳，于鵬. 淺談河道現(xiàn)澆混凝土護(hù)岸工程設(shè)計(jì)與施工［J］. 山東水利，2009(10):19 －21.