漫水桥防洪评价报告大学毕设论文.docx

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漫水桥防洪评价报告大学毕设论文

1.0概述1

1.1项目基本概况1

1.2评价依据及评价标准2

1.2.1评价依据2

1.2.2评价标准3

1.3技术路线及工作内容3

2.0基本情况5

2.1流域概况5

2.2水文、气象条件7

2.3地形地貌和地质概况8

2.4研究河段概况8

2.5工程概况9

3.0河道演变11

4.0防洪综合计算12

4.1****水文分析12

4.1.1水文资料及计算方法12

4.1.2设计洪水的计算13

4.1.3两种方法成果比较15

4.1.4推荐采用成果15

4.2起始水位的确定16

4.3河道水面线的推算17

4.3.1天然河道水面曲线计算17

4.3.2程序计算原理18

4.3.3研究河段水面曲线推求18

4.4壅水高度计算19

4.4.1计算依据20

4.4.2规划状态水力要素计算22

4.4.3建桥后水力要素计算22

4.4.4桥前壅水计算24

4.4.5桥前壅水计算结论26

5.0防洪综合评价27

6.0结论与建议28

1.0概述

1.1项目基本概况

本项目位于**河的支流****上，****是穿越****的一条主要河道，全长30公里，在**东南与**河汇流后入**湾，全长30km，流域面积1500km2。

*****路漫水桥的建设是****政府为解决农村交通问题而实施的工程。

该漫水桥的建设对于连接**镇与**村两岸交通、推动区域经济持续发展具有重要的意义。

*****路漫水桥，与****斜交，斜交角度为30度，在****上的桩号为14+400，与**高速桥邻近，该漫水桥为6孔，孔径13米，桥总长78米，桥宽为10.0米。

桥面高程为10.800米，河底高程为4.200米。

漫水桥的上部构造为钢筋混凝土预制板，板厚0.55米，板上为厚10cm的C25混凝土现浇层。

漫水桥下部为双柱式混凝土轻型桥墩，灌注桩上部直径为1.0米、下部直径为1.2米。

本桥的设计荷载为：

汽车—20设计，挂车—100校核。

根据中华人民共和国《防洪法》，“在防洪区、滞洪区建设防洪项目，应当就防洪对建设项目可能产生的影响做出评价，编制洪水影响评价报告，提出防御措施。

建设项目可行性研究报告按照国家规定的基本建设程序报请批准时，应当附具由有关水行政主管部门审查批准的洪水影响评价报告”的要求，现对桥位河段的防洪现状和防洪标准以及本大桥建成后对河道防洪的影响进行水文设计和评价。

按照国家相关标准，对****的防洪标准进行了复核，推算了研究区域的设计标准的水面线、漫水桥建成后河道水面壅高及壅水长度，以及对河道防洪影响进行评价。

并按《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）》编制了防洪影响评价报告，为建设单位进行项目决策提供依据。

1.2评价依据及评价标准

1.2.1评价依据

1、《水利工程水利计算规范》SL104-95中国水利水电出版社；

2、《桥涵水文》，同济大学出版社。

3、《桥渡勘测设计规范》，中华人民共和国铁道部标准，中国铁道出版社。

4、《**市****防洪工程规划》**市水利勘测设计研究院2005年；

6、水利部建设与管理司《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）》；

7、《水力计算手册》武汉水利电力学院水力学教研室编，水利电力出版社；

8、《公路桥涵设计规范》中华人民共和国交通部部标准，人民交通出版社；

9、《河流桥渡设计》中国建材工业出版社；

10、《公路水文勘测设计与水毁防治》，人民交通出版社。

11、《中华人民共和国防洪法》；

12、《水利水电工程设计洪水计算规范》；

1.2.2评价标准

****是**河的一条支流，根据中华人民共和国行业标准《江河流域规划编制规范》（SL201-97）第6.0.8条规定：

“．．．．．．本流域洪水至其他流域时，其泄洪能力的核算应考虑两地洪水较不利的遭遇情况。

”按照《堤防工程设计规范》（GB50286—98）及根据**市城市防洪规划，**河的防洪标准为五十年一遇洪水设计。

因此，本次防洪评价洪水设计确定****设计洪水频率为二十年一遇。

1.3技术路线及工作内容

由于****流域面积较大，洪水地区组成较为复杂，为了满足防洪评价的要求，根据《**省防洪规划设计洪水工作大纲》及****流域实际情况，将****流域划分为5个控制断面，用实测径流资料法和实测暴雨法两种推求设计洪水的方法，通过产流及汇流计算，求得各断面二十年一遇的设计洪水过程线，推算出设计标准频率下的洪峰流量。

通过对暴雨资料的可靠型、一致性、代表性分析，对用实测径流资料法和实测暴雨法两种方法计算的洪峰流量成果进行比较，推荐采用实测径流资料法算得的成果作为最后采用成果。

****二十年一遇的水位是以**河汇入口处的水位为基础推算的，**河二十年一遇的水位是以入海口段**断面（111+000）的复合潮位做为起始水位，向上游逐次推算的。

根据**河防洪规划，本次推算的****二十年一遇的洪水起始断面水位以**河处（****汇入口处）的水位为准，推算的研究河段的起始断面水位为8.172m，用水面线推算程序推算出研究河段的水面线。

桥位处水面壅高的计算采用了三种方法，把计算结果进行相互比较，得出最切合实际的桥位水面壅高值，同时计算了壅水水面的影响长度。

根据防洪评价的工作内容和计算的数据结果，对建桥的防洪影响进行了评价，提出了建议。

2.0基本情况

2.1流域概况

研究区域位于**河下游段的主要支流****上，漫水桥位于****桩号14+400处，****在**河规划桩号93+000处汇入**河。

****是**运河的一部分。

**河流域位于**半岛***脉与**山脉之间。

约在东经****，北纬****。

干流全长130km，流域面积1500km2。

流域形状呈长方形，南北方向长，而河流是东南___西北向，犹如长方形对角线。

流域最大宽度64km，最小宽度8km，各支流均正交于干流，成羽状河系，水流一般是由两旁分水领向干流集中。

流域内平原居多，以堆积地貌为主，侵蚀河冲积台地约占流域面积的75％，火山形成的地貌约占7％，丘陵面积约占18％。

丘陵区及侵蚀台地分别在各支流的上、中游地带，冲积台地分别在干流两岸。

**河干流是一条没有源头的、南北两端通海的人工河。

**河南北分流，以**市**分水岭为界，南流入**湾，北流入**湾，河名取两湾首字而成。

****至**段是南、北**河的分水岭，河道顺直、提防齐整。

洪水期****水较大时流向北**河，当北**河水位高于****的水位时，则流向****；当南、北**河同时涨水时则水流缓慢。

降水量多的年月，因水泻滞缓，堤顶会出现漫溢的现象。

****始于元朝，元世祖为南粮北调接济京师，于1280年开凿，历时五年而成，后为**河主要排水干道。

****向东南流经**、**、**三县（市）界，穿过**济铁路在**东南与**河汇流后入**湾，全长30km，流域面积1500km2。

该河流向大致呈西北至东南，流经洼地，河道顺直，断面自上而下由20m逐渐宽到80m，呈“凹”字形。

由于一些支流断面超过干流断面两倍以上，当盛夏山洪爆发时，****两岸常发生水灾。

流域内年降雨多集中在6～9月，汛期与枯水期变幅很大。

****主要支流：

****流域面积超过100km2的支流有**河和**河。

其他支流还有**河、**河、**河、**河等。

**河古称**水，发源于**以南，向西经**、**、入**水库，再东北于**、**、**交界处入****。

河长100km，流域面积608km2。

**河的上游河床断面宽，下游河床断面窄，建国前经常泛滥成灾。

据《**县志》载，从1288～1374年的86年间曾有3次特大水灾。

**河简称**河，古称**。

发源于**南部一带丘陵地区，上游流经**、***、***、**4处乡镇；中下游沿***西界北流，至**西入**县境，于**西北再入****，经**、**、**3处乡镇，于**汇合**河、**河入****。

主要支流有**沟、**河、**河、**河、**河、**河等。

河道全长50km，总流域面积为339.9km2，河道上游河床开阔，一般在300～500m；下游提防窄，一般在50m左右。

**河原发源于**市西南部，现发源于**东北部，在**市**家村东汇入****，河长26.5km，流域面积52km2。

**河系元代1283年为从**河调水接济****水量而开挖的人工河道，源于**市东北，在**汇入****，河长10.5km，流域面积87.48km2。

**河发源于**市南东，以兴利于民而得名，干流长10km，流域面积62km2，在**分成东西两条，东**河于1977年改道入**河，西**河至**东南1.5km处入****。

**河源于****一带，在**汇入****，干流全长13km，流域面积83.4km2。

2.2水文、气象条件

****流域位于**河谷区，属暖温带季风气候。

流域内多年平均降水量为686.0mm（1956～2000年系列），最大年份年降水量为1366.3mm（1964年），最小年份年降水量为339.5mm（1981年），最大值是最小值的4.02倍，丰枯变化剧烈。

流域内干旱指数为1.75。

降雨量的年内分配也极不均匀，降水主要集中6～9月，汛期4个月的降水量约占年降水量的70％左右，有些年份，全年降水量主要集中在一、二次大暴雨中。

造成本流域暴雨的主要天气系统有气旋、台风、峰面、切变线等。

流域多年平均最大24h降水量87.8mm，实测最大24h降水量为183.1mm，发生于1997年8月19日。

2.3地形地貌和地质概况

****流域位于郯庐断裂带的东侧，跨**南隆起的北缘与**凹陷的南缘，从区域地层分布看，流域南部出露有元古界**群海眼口组变质岩，其他地区出露的是中生界**组砂岩、砂砾岩、页岩、青山组火山岩，以及王氏组砂岩、页岩、玄武岩，覆盖在地层之上的为新生界第四系，包括残积、残坡积、冲积与冲洪积及海积等。

****流域的下游段有第四系地层不同程度的发育，有较厚的第四系冲积—冲洪积地层，富含地下水，为****区及周围乡镇的重要水源地。

2.4研究河段概况

根据****漫水桥在****的具体位置，选取****桩号从12+000（店子河入****处）到14+500（****源头至**高速桥）共2.5公里作为本专题研究河段。

本河段总长2.5公里，河道基本顺直，为梯形断面。

本河段河槽宽度约为70米左右，两岸边坡坡度为1:

2.0。

研究区域地处**丘陵西部，在大地构造单元上属中朝准地台的**迭台隆。

自远古代后，**地区长期整体上升遭受剥蚀，到中生代受燕山运动影响，**隆起开始了差异性升降活动，形成**北、**南隆起和**凹陷带。

在升降运动的同时，断裂活动，岩浆喷发和侵入形成了大面积的火山岩及中酸性侵入岩。

并同时在凹陷带内沉积了较厚的侏罗系和白垩系碎屑岩及火山岩、火山碎屑岩。

白垩系后，地壳又总体上升，到第四系上升变的缓慢，地表遭受剥蚀夷平，并在河流的作用下，沿主河槽接受了第四系的沉积。

研究区域地下含水层主要为冲积成因的细中沙、中粗沙层，分布在现代河床两侧的古河道内，含水层分布面积较大，附水性强，补给条件好，河谷两侧由粘性土组成的坡洪积、残坡积层附水性差。

含水沙层多为双层结构，上部为粘性土，下部为含水沙层。

局部地段含水沙层中粘质沙土透镜体，地下水类型为潜水。

本区域地下水补给为大气降水、河水补给和区外河流补给。

地下水总的流向是由西北向东南，与地表水流向及古河道分布方向基本一致，河谷两侧地下水流向河谷中部。

地下水除以径流形式向东排泄入**河外，蒸发也是该区地下水排泄的主要途径之一。

2.5工程概况

*****路漫水桥，与****斜交，斜交角度为30度，在****上的桩号为14+400，与**高速桥邻近，该漫水桥为6孔，孔径13米，桥总长78米，桥宽为10.0米。

桥面高程为10.800米，设计桥底高程为4.200米。

漫水桥的上部构造为钢筋混凝土预制板，板厚0.55米，板上为厚10cm的C25混凝土现浇层。

漫水桥下部为双柱式混凝土轻型桥墩，灌注桩上部直径为1.0米、下部直径为1.2米。

本桥的设计荷载为：

汽车—20设计，挂车—100校核。

漫水桥所在的****桩号为14+400，该处的二十年一遇的设计洪峰流量为634立方米/秒，推算的同时段遭遇**河（****汇入口处）20年一遇洪水位为8.172米。

漫水桥处规划主河槽，上口宽度为70.2米，边坡坡度为1:

2，规划堤距为110米，主河槽比降为0.0002m/m，河床糙率为0.03。

3.0河道演变

由于****流域的地理位置和地形、地貌特点，其年内、年际间的降水分配极不均匀，洪涝灾害经常发生，这就造成了流域内不同程度的水土流失。

在****流域的平原微度侵蚀区，水土流失较轻，年平均侵蚀深0.45mm，年侵蚀模数605吨/平方公里。

在泛低山丘陵强度侵蚀区，地面坡度1/500～1/200，年平均侵蚀深4.65mm，年侵蚀模数3000吨/平方公里，以沟蚀为主。

根据历年实测资料分析，研究区域河段内主槽未有明显摆动，河床比较稳定。

资料显示河底高程有不同程度的下降，存在的局部冲刷和淤积问题，是由于水土流失、不均匀降雨，不会对河槽有大的影响。

由于****历史上为人工开挖河道，河床的坡度较平缓，平均为0.0002m/m，不能输移粗大的沙砾，越靠近汇入**河处，水流所携带的泥沙颗粒越小，同时形成不断的沉淀，说明河流基本处于稳定状态，河道的自然下切轻微。

同时，随着****上游水利工程的建造，形成了层层拦蓄、梯级开发的局面，流域内水土保持工作效益对流域内的蓄水保土起到重要作用。

由于****为**河的一条支流，汇入口处为**河下游，河床相对稳定、水流平稳也为****的河床稳定奠定了基础。

综合以上分析，****的河床将不会有很大的变形。

4.0防洪综合计算

4.1****水文分析

****流域位于**河谷区，属暖温带季风气候。

流域内多年平均降水量为686.0mm（1956～2000年系列），最大年份年降水量为1366.3mm（1964年），最小年份年降水量为339.5mm（1981年），最大值是最小值的4.02倍，丰枯变化剧烈。

流域内干旱指数为1.75。

降雨量的年内分配也极不均匀，降水主要集中6～9月，汛期4个月的降水量约占年降水量的70％左右，有些年份，全年降水量主要集中在一、二次大暴雨中。

1958年前后，流域内修建了大量的水利工程。

在**河上游1958年修建了**水库，水库控制流域面积344km2，总库容为4703*104m3，兴利库容2658*104m3。

在**水库的上游，还建有**、**、**、**等小

（一）型水库。

**河下游1958年修建了**水库，1960年因水库漏水严重，被废弃为**河的滞洪区。

4.1.1水文资料及计算方法

1950年，水文部门在****干流设**水文站，该站控制流域面积882km2，收集有自1951年～1970年共20年水文资料；1971年5月，该站下迁约6km至**集，改名**水文站，控制流域面积1277km2，收集有1971～2004年34年水文资料。

1960～1985年，水文部门还在**水库设有水文站，收集有26年水文资料。

在**水库上游10km的**附近，1958年设立**水文站，该站控制流域面积154km2，1998年停测，收集有41年水文资料。

在流域内及流域外邻近地区，设有**、**、**、**、**县、**等雨量站以及**水文站，收集有较长系列的不同时段雨量资料。

在****干流及**河、**河等支流上，还有历史洪水调查资料，具体成果见表4-1。

表4-1****流域历史洪水调查成果表

地点

调查成果

调查单位

调查时间

**

**河

年份

1906

1956

**市水建指挥部

1958年

流量（m3/s）

837

436

可靠程度

较可靠

较可靠

**

**河

年份

1896

1906

1956

**市水建指挥部

1958年

流量（m3/s）

1410

1170

940

可靠程度

较可靠

较可靠

较可靠

**

**河

年份

1724

1914

1948

1975

**县水利局

1980年

流量（m3/s）

2320

1790

1580

383

可靠程度

较可靠

可靠

较可靠

较可靠

**

****

年份

1914

**地区水利指挥部

1958年

流量（m3/s）

750

可靠程度

供参考

4.1.2设计洪水的计算

****流域具有独特的洪水特征：

首先，支流洪水大于干流洪水。

****干流仅为30km，而**河干流长100km，**河干流长50km，支流长度明显大于干流。

通过分析干流**、**水文站及支流**、**水库水文站历年的实测洪水资料，以及干流和支流的历史洪水调查资料可以明显地看出这一特征。

1975年8月15日洪水，**水文站洪峰流量557m3/s，**水库入库洪峰流量1040m3/s，**水库出库最大流量278m3/s，而干流的**水文站洪峰流量为433m3/s；统计各站实测的最大洪峰流量，**站为692m3/s（1962年），**水库为1040m3/s（1975年，统计年限1964～1985年），**（**）站为455m3/s（1974年）；1914年历史洪水调查资料显示，支流**河**河段洪峰流量1790m3/s，而干流**河段洪峰流量仅为750m3/s，支流洪峰流量明显大于干流洪峰流量。

其次，干流洪水过程表现为峰小量大。

从实测的**、**站洪水过程线来看，洪水过程线均匀矮胖峰型，洪水历时较长。

分析其中支流下游为平原地区，排涝渠系发达，加上****干流比降仅为0.170/00致使洪水在河网中槽蓄，排水不畅；另外，**河下游现状情况为**滞洪区，滞洪区库容超过一千万方，**河洪水经**滞洪区滞洪再进入****也是造成这一特征的原因。

本次设计洪水计算，总的思路是以实测资料为基础，分析出一套符合本流域特点的产、汇流关系，从而使最后的设计洪水成果符合本流域的洪水特征。

一般用实测径流资料和由实测暴雨资料推求设计洪水两种方法计算设计洪水。

根据设计洪水计算任务及水文站流域特征，确定采用**站实测资料分析的产、汇流关系用于计算干流区间及西新河各断面的设计洪水；采用**水库实测资料分析的产、汇流关系用于计算**水库以上单元、**河及顺溪河各断面的设计洪水。

4.1.3两种方法成果比较

本次推求设计洪水，采用了实测流量和实测暴雨资料两种方法推求设计洪水。

从以上两种方法计算的成果比较来看，两种方法推求的设计洪峰流量存在一定差别，实测暴雨法算得的成果比流量法算得的成果偏大，分析其中原因主要有以下几点：

由于****流域降雨径流散乱产汇流分析定线时取外包线，这就造成设计洪水时产流偏大；汇流计算方面，由于分析的单位线在实测洪水淹正是成果就偏大、片安全这也造成设计洪水计算成果偏大；加之暴雨法为间接推求，在免于量计算、雨型选择、前雨取用、产流计算、汇流计算等方面都存在一些中间环节，容易使最后成果出现偏差。

流量法采用的实测流量资料，综合综合反映了流域的产汇流特性，且资料年限满足规范要求，同时，在实测流量成果中还考虑了历史调查洪水，计算成果可靠。

4.1.4推荐采用成果

因此本次防洪规划采用实测流量法推求的设计洪水成果作为最后采用成果。

该研究区域断面50年一遇洪峰流量为749m3/s，20年一遇洪峰流量为591m3/s。

4.2起始水位的确定

由于****属于**河的一条支流，**河洪（潮）水对****洪水有顶托作用，这就有一个****20年一遇设计洪水与**河什么频率的洪水遭遇的问题。

****与**河处于同一流域，属于****水文区，洪水成因一致，一般来讲****发生洪水时**河也同时发生洪水，只不过由于****位于**河下游，洪峰进入**河要比**河干流洪峰到达的时间早。

根据中华人民共和国行业标准《江河流域规划编制规范》（SL201—97）第6.0.8条规定：

“······本流域洪水至其他流域时，其泄洪能力的核算应考虑两地洪水较不利的遭遇情况”。

鉴于以上原因，确定****流域20年一遇设计洪水与**河20年一遇的设计洪水同时段遭遇。

**河各断面的水位，是以**河入海口段**断面（111+000）的水位做起始水位，向上游逐次推算的。

在**河入海口段，先于**设潮位站（1954-1966年，13年），后迁站至**处（1967-1986年，20年），以测定**河入**湾口处的潮汐情况。

由于地理、气象、水文诸方面的综合作用，该区域每年的高潮多发生在七、八月份，常有天文高潮位与河道的洪峰相遭遇，致使实测潮位成为潮汐、河口洪水共同作用的复合潮位。

据1972年**省水文总站分析的两站相关关系，将**站的潮位资料延长，形成从1954-1985年计32年的系列，并对之作机率分析，得到在不同重现期时，**河口段由潮汐、洪水共同形成的水位值。

作为推算**河各断面水位的起始断面水位。

因此，本次推算的****二十年一遇的洪水起始断面水位以**河处（****汇入口处）的水位为准，推算的研究河段的起始断面水位为8.172m。

4.3河道水面线的推算

4.3.1天然河道水面曲线计算

天然河道蜿蜒曲折，其过水断面形状和底坡均沿程变化，河道糙率不仅沿程变化，而且在同一河段上还随水深变化而变化。

天然河道流量也随时间而变化，不过其变化有时显著，有时微小。

在同一时段内，如河道流量变化不显著，则该时段内的流量可当作是不变的，因此，一般天然河道水面曲线是按恒定流计算的。

由于天然河道具有上述特点，所以其水面曲线经常采用分段法计算。

分段时应根据河道过水断面形状、底坡、糙率大致相同的原则把河道分为若干计算段。

同时为了保证同一计算段中流量不变，每一河段中不能有支流汇入或流出。

如河道有支流，应将支流放在计算段的入口或出口。

计算段分得越多，计算结果越精确，但工作量也越大。

本次选取的****研究河段为12+000到14+500共2.5公里，中间没有支流汇入或流出，因此，将研究河段作为一段推求水面线。

该河段规划主槽上口宽70米，规划堤距宽110米，河道设计边坡为1:

2.

4.3.2程序计算原理

本次水面线的推算采用的程序和国内大多水面线推求程序一样，是采用河道上下游之间能量平衡原理设计，河道流态为恒定非均匀流。

本程序优点在于能够采用窗口进行对话式输入，数据输入简单、明了，计算速度快，能够同时输出不同设计频率的洪水水位过程线和能量过程线，用户可以根据二条线的相关关系，调整各种不确定的计算参数。

能量平衡方程为：

∑上断面能量=∑下断面能量+∑上下断面间能量损失

计算过程中需要：

⑴各控制断面的大断面数据；⑵上下断面之间左、右岸和主槽的距离；⑶河段内主槽和滩地糙率；⑷河段内收缩扩张系数；⑸河段设计流量；⑹下游控制断面设计水位。

4.3.3研究河段水面曲线推求

为了满足推求水面线的要求，收集研究河段的河道比降、河床糙率等计算参数。

各河段的计算参数采用现状的河道计算参数。

根据河道水面线推算的计算原理，按河道的规划断面推算的研究河段规划水面曲线见表4—2：

研究河段规划水面线计算成果表表4—2

桩号

规划河底高程（m）

堤顶高程（m）

主槽顶宽（m）

规划堤顶宽（m）

20年一遇洪水位

备注

12+000

5.12

11.38

70

110

10.88

防洪闸

12+400

5.04

11.30