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1、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
2、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JTG D60-2004 ；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GB5003-20018、险结构设计规CGB50010 -20029、实沃"也形图。3.3 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千年来冲刷形成的，其形状、底 板都比拟稳
3、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
4、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. 20. 6m，有的多达2030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 xH=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. 41. Oni时， 排水明渠的最大
5、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浆砌块石或浆砌转3. 0石灰岩和中砂岩4. 0混凝土4.07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1:0.751:1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-
6、1:1风化岩石1:0.25-1:0.5岩石1:0. 1-1:0.253.4 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2150 100
7、三一中小型工业企业5220 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、
8、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 = K x Fn (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31采用；n面积参数»当FCikm“时，n=l ；当l<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由华中黄土高原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. 5
9、15. 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FCkn?时，n=l，其中、与西北局部地区，以与省，南海诸岛，由于缺乏资料，K值与n值待补。本工程位于开县，属于西南地区，且汇水面积小于1 km ' » 重现期设计为25年，因此径流模数K=16，面积参数n=l。中原小区A线排洪沟的汇水面积为50000m"设计洪峰流量Q, AKxFn = 16 x 50000 x 106 = 0.8m3/s木桥小区
10、B线排洪沟的汇水面积为45000m »设计洪峰流量DKxFn = 16 x 45000 x 10-G = 0.72m3/s排洪沟水力计算根本公式：(1)流量公式：Q二AxV 3-22管道流速计算：21V = -'R3- 123-3 n式中：V流速(m/sBR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:121V = -R3-l2 3-4ni21Q =，AR> 123-5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 3-6X =B+2 J/+ 23-7式中：h水深m;B一底宽ni；
11、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3-81=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=，x7+5x7x7= 0.945n)2 3-6%=B+2 J/+ 2= /+2x 7x J/+.W = 2.565
12、m3-7 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/s o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：2121Q = -A*R3- 12= 0.945XQ36净x喘=4睛/s3-5 nu. ui q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
13、1 ： 11尸1 ： 0. 5，有效水深H=0. 7m j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
14、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， 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3060s °A线沉砂池计算：1 ' 长度：设计采用最大流速为0. 2 ni/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/
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