排洪沟工程设计说明

'3排洪工程设计方案开县是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，容易使山脚下小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，保护山脚下居民的生命财产平安，必须要认真做好防洪规划，拟在山坡上新建一条排洪沟，拦截山洪，将山洪引出居住区，排入附近水体中。3.1设计原那么〔1〕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。〔2〕排洪工程的设计应与原有的DN1200市政水泥涵管结合起来，使山洪能够顺利流入市政管道。〔3〕为减小对市政管道的堵塞，应考虑设置沉砂设施。3.2设计依据：1"《城市防洪工程设计规》(CJJ50-92)2、《城市防洪标准》GB50201-943＞《室外排水设计规》GB50014-2006；4＞《混凝土结构设计规》GB50010-2002；5、《公路桥涵设计通用规》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》〔GB5003-2001〕8、《险结构设计规》CGB50010-2002]9、实沃"也形图。3.3排洪沟设计要点8/9 〔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千年来冲刷形成的，其形状、底板都比拟稳定，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〕排洪沟纵坡确实定排洪沟的纵坡应根据地形、地质、护砌、原有排洪沟坡度以与冲淤情况等条件确定，一般不小于1%，设计纵坡时，要使沟水流速度均匀增加，以防止沟产生淤积。当纵坡很大时，应考虑设置跌水或陡槽，但不得设在转弯火。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BxH=O.4mxO.4m排洪沟的材料与加固形式应根据沟最大流速、当地地形与地质条件、当地材料供给情况确定。〔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.Oni时，排水明渠的最大流速应按下表规定取值。8/9 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浆砌块石或浆砌转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0.3ni。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1也质边坡粉砂1:37:3.5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1:0.1-1:0.253.3排洪沟设计计算在进展防洪工程设计时，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、围以与重要性等因素，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上下，即重现期越大，那么设计标准越高，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与工程运行情况，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]大型工业企业、重要中型企业2〜150〜1008/9 三一中小型工业企业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%o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、推理公式法与经历公式法。本设计采用经历公式法计算洪峰流量。常用的经历公式计算方法有：一般地区性经历公式、公路科学研究所经历公式、第二铁路等值线法、第三铁路计算方法。本设计采用公路科学研究所经历公式：Q=KxFn(3-1)式中:Q设计洪峰流量(ni7s];F流域面积〔km"〕;K径流模数，按表3~1采用；n面积参数»当FCikm“时，n=l；当l12〔3-5〕式中：A——过水断面面积〔m"〕，其他参数意义同前。公式中的过水断面A和湿周1的求法为：对于梯形断面：A=B+2〔3-6〕X=B+2J/+2〔3-7〕式中：h—水深[m];B一底宽〔ni〕；in一沟侧边坡水平宽度与深度之比；n一沟壁粗糙系数。矩形断面：A二B力〔3-8〕1=B+2〔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，因此采用钢筋混凝土的结构，同时采用稳定性好的梯形截面。A线排洪沟计算：设定梯形明渠的底宽为1m，边坡1：m=l：0.5，有效水深H=0.7m»超高取0.3111，那么到达设计水深时的过水断面面积和湿周分别为：A=B+2=，x〃7+〃5x〃7x〃7=0.945n)2[3-6]%=B+2J/+2=/+2x〃7xJ/+〃.W=2.565m〔3-7〕水力半径R=A//=0.945/2.565=0.368^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Q=A0.8m3/so该山坡的坡脚欠地势最缓，那么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，那么该段排洪沟的最大输送能力为：8/9 2121Q=--A*R3-12=0.945XQ36净x喘=4睛/s〔3-5〕nu.uiq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1m，边坡1：11尸1：0.5，有效水深H=0.7mj超高0.3ni的钢筋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，因此在其他段采用该断面尺寸的排洪沟也是完全可以满足要求的。因此，A线排洪沟的设计尺寸为：底宽1m，边坡1：0.5，有效水深0.7m，超高0.3m，采用钢筋混凝土结构。B线排洪沟的洪峰流量&=0.72m3/s，小于A线排洪沟的洪峰流D量，而且B线排洪沟的坡度比A排洪沟的坡度更大，因此设计采用与A线排洪沟一样的尺寸和结构。3.5沉砂池设计：沉砂池主要用于去除相对密度2、65、粒径0.2mm以上的砂粒，在本工程中主要去除陵山洪带来的泥砂，将其沉淀下来之后再排入市政管道，防止堵塞市政管道，同时对于山上的雨洪进展一定的缓冲，起到消能的作用。沉砂池的进水端与排洪沟连接，出水端采用DN1200钢筋混凝土管，并最终与原市政DN1200水泥涵管对接。沉砂池的形式，按池水流方向的不同，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，水在池沿水平方向流动，具有构造简单、截留无机颗粒效果较好的优点。本设计拟采用平流式沉砂池。由于该沉砂池处理的是山上的雨洪，8/9 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。本设计采用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规为：1"最大流速为0.3m/s;2、最大流量时停留时间不小于30s，一般采用30~60s°A线沉砂池计算：1"长度：设计采用最大流速为0.2ni/s，最大流量时停留时间为40s»那么L=vt=0.2x40=8m2、断面尺寸：A=Q/v=0.8/0.2=4m’，设宽度为4m»那么水深为1m，砂斗的高度设为lin，考虑到管道连接与超高，设计沉砂池总高度为31n。那么A线沉砂池的净尺寸为长x宽x高=8nix4mx3ni，采用钢筋混凝土结构。考虑到吸砂泵能更好的去除泥砂，在沉砂池的底部设砂斗，砂斗的高度为1m5下底尺寸为1inxlm5上口尺寸为4mx4m，倾角为43度。B线排洪沟的洪峰流量为0.72m7s，接近A线洪峰流量，因此采用一样尺寸和结构的沉砂池。3.6结构设计8/9'