毕业设计河道整治工程毕业设计64页secret.docx
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毕业设计河道整治工程毕业设计64页secret
**市**河河道整治工程设计
矩形断面方案
摘要
**河穿越**市，本次整治段从黄河路—湨河入口段全长度为1950米，为了保护河道两岸人民群众的生命财产安全，所以进行本次河道整治工程，此次本次设计的主要内容是：
选定设计方案，设计河道横断面，推求水面线，进行河道堤防设计，河道中心线设计，河道护坡工程设计和栏杆、排水沟、伸缩缝等细部结构设计，以及施工组织设计工程量统计与工程概算。
本次设计的方法及过程有以下：
选择断面形式，矩形断面水力试算，通过伯努利方程推求水面线高程，然后设计堤顶高度；为了规顺洪水河槽稳定堤岸，进行河道中心线设计，首先在平面图上粗拟中心线，然后对有折角的位置圆弧化修改，圆弧半径应取3—5倍的水面宽度；最主要的设计是护坡工程设计，由于断面采用矩形断面，故只进行挡土墙设计和校核，细部结构设计包括的主要内容有栏杆设计、排水沟设计、伸缩缝设计，最后是施工组织设计工程量统计与工程概算。
大大提高了该河段泄洪能力，减轻沿河两岸地区的防汛压力，河道将按50年一遇洪峰流量设计，100年一遇校核洪水不漫堤，防洪效益十分显著，配合挡土墙护坡以及堤顶道路绿化带，可增加植被，美化环境，减少大气污染，有效防止水土流失，避免附近沟道淤塞，保护当地生态环境，增强河道沿岸绿化，改善了当地人民的生产、生活条件。
关键词：
河道中心线布置；矩形断面；施工组织设计；
JiyuanSangYurivercoursetheengineeringdesign-rectangularcross-sectionscheme
Abstract
SangYuriver,thisregulationperiodthroughjiyuanJuriverentrancefromdimness-allfor1950meterslengthofsection,inordertoprotecttherivertothelivesandpropertyofthepeopleonbothsidesofmasses,sosafeforthisriverregulationengineering,themaincontentsofthisdesignis:
selecteddesignscheme,designriverchanneltransversesection,thewaterline,deriveriverleveecenterlinedesign,design,riverchannelrevetmentengineeringdesignandbaluster,drains,expansionjoints,suchasthestructuredesignanddetailstheconstructionorganizationdesignquantitystatisticsandprojectbudget.
Thedesignmethodsandprocesseshavethefollowing:
selectsectionform,rectangularcross-sectionhydraulictrytocalculate,throughtheBernoulliequationdeducedthewaterline,thendesignelevationconstructedheight;Inordertogaugetheriverbank,stablefloodcenterlinedesign,firstinrivertoplan,andthenthecenterlineofcoarsepositionofadiscountAngleofcirculararcmodifications,arcradiusshouldbetake3-5timesthesurfacewidth;Themaindesignisrevetmentengineeringdesign,because,itadoptsrectanglesectionsectiononlyretainingwalldesignandcheck,detailsthemaincontentofthestructuredesign,includingarailingdesign,drainagedesign,design,finalisadjustableseamtheconstructionorganizationdesignquantitystatisticsandprojectbudget.Afterthecompletionoftheprojectwillgreatlyimprovethebehaviors,reducethedischargecapacityalongtheriver,theriverfloodareawillpresspressurein50yearsthepeakflowdesign,100yearsinacheckdam,aimlessandfloodwatersareremarkable,cooperatefloodcontrolbenefitprotectionandretainingwallsconstructedroadgreening,canincreasevegetation,beautifytheenvironment,reducingairpollution,effectivelypreventsoilerosiongully,avoidsiltationneartoprotectthelocalecologicalenvironmentandenhancingthechannelcoastgreeningandimprovethelocalpeople'sproductionandlivingconditions.
Keywords:
centerlinedesign，sqarecross-section，constructionorganization
1项目基本资料说明
1.1概况
**市位于**省西北部，北依太行山，与XX省晋城市毗邻；南临黄河，与古都**市隔河相望；西踞王屋，与XX省运城市接壤；东临华北平原，与焦作市相连，自古有“豫西北门户”之称。
在区位上是沟通晋豫两省、连接华北平原和中西部地区的枢纽。
在全国经济布局中具有东引西进、南下北上的有利条件，有着十分重要的战略地位和良好的区位优势。
**市**河穿越**市，黄河路—湨河入口段由于目前无河道整治工程，洪、枯水流路变化较大，主流顶冲点交替变化，造成沿河两岸毁田、塌园、毁地、塌房现象时有发生，给沿河两岸村庄公路带来很大的危害。
并且由于**河沿岸尚未进行系统的截污治理，工业废水和生活污水随意排放入河，加之向河道内倾倒垃圾，致使河内杂草丛生，泥沙淤积，垃圾遍地，污染严重，生态环境状况恶劣。
因此，考虑**市发展需求，对该河段统一规划，统一治理，兼顾左右岸、突出重点，因地制宜，充分挖掘当地的旅游资源，采用工程措施与生物措施相结合进行综合治理，规顺河槽，提高行洪能力，以达到防洪及保护两岸安全之目的。
1.2工程任务
从河道防洪、沿河两岸工农业发展对河道治理的要求考虑，本次**河河道整治从黄河路桥至湨河入口，全段长度1950米，主要任务如下：
（1）强化河道弯曲边界，规顺洪水河槽，使其逐步稳定，有利于洪水的通畅渲泄，防御洪水泛滥，减少主流摆动范围，改善现有不利的河势。
（2）通过河道整治，稳定岸线，加强堤岸，在水流顶冲下，避免及减轻河岸崩塌，保护沿河两岸耕地、公路及建筑物。
1.3工程设计依据
**河河道整治工程的设计依据主要包括以下部分：
（1）文件依据：
项目建设单位关于编制本项目设计文件的委托书；
国家有关法律、法规、方针及产业政策和投资政策；
现行有关技术经济范围、标准和定额资料；
项目建设单位提供的有关基础资料。
（2）执行的主要规范、规程：
《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-1993）；
《防洪标准》（GB50201-1994）；
《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；
《堤防工程设计规范》（GB50286-1998）；
《水利建设项目经济评价规范》（SL72-1994）；
《水利水电工程施工组织设计规范》（SDT338-1989）；
《水利水电工程环境影响评价规范》（试行）；
其他有关规范、规程。
1.4工程地质
1.4.1地形地貌
项目区地貌为豫西北山地，地形比较复杂，整治段位于**市区，四周有较多建筑物，交通便利。
1.4.2地基土层
本区土质主要由人工素填土、第四纪全新世冲积的粉质粘土、粉土及晚更新世粘性土、砂土等组成，成层状分布，其中粉土和粉质粘土在地表分布普遍。
1.4.3地下水
地下水由潜水及承压水组成，含水层岩性主要为粘性土，渗透系数及水量均不大，两岸地下水埋深5.7~6.6米，地下水位高于地表水位，地下水与地表水的关系为地表水排泄地下水。
另根据相邻场地地下水质分析，水质类型为HCO3-Ca-Mg型，地下水对钢筋混凝土无腐蚀性。
1.4.4不良地质作用与不良地质现象
本次勘察在地表和勘察孔中内未发现影响场地稳定性的岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降和活动断裂等不良地质作用，也未发现古河道、暗浜、孤石、防空洞等影响地基稳定性的埋藏物。
1.5气象及水文资料
**位于**省西北部，地理位置为北纬34°52′，东经112°57′，属暖温带大陆性季风型气候，其特征是：
气候温和，四季分明，春季温暖多风，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季干冷少雪。
全年平均气温为14.3℃，1月最低，7月最高，极端最低气温-19.9℃，极端最高气温43.6℃。
有效积温4633~4974℃，无霜期210天，年均日照时数2484小时。
年均降水量552.4毫米，具有年际变化大、季节分配不均等特征，全年80%的降水量集中在夏秋两季的7~9月份。
现状条件下上游河道（K1+550~K1+900）五十年一遇洪峰流量为104m3/s，百年一遇洪峰流量为129m3/s，下游河道（K0+000~K1+550）五十年一遇洪峰流量为141m3/s，百年一遇洪峰流量为175m3/s。
2整治方案
2.1项目区现状
**市**河穿越**市，目前，**河基本处于自然摆动状态，因河床抗冲能力较强，河道变形以横向展宽为主，造成河道弯曲加剧，形成较多典型的蜿蜒型河段，弯距较小，摆幅较大。
由于目前河道整治工程较少，洪、枯水流路变化较大，主流顶冲点交替变化，造成沿河两岸毁田、塌园、毁地、塌房现象时有发生，给沿河两岸村庄公路带来很大的危害。
黄河路—湨河入口段由于目前无河道整治工程。
并且由于**河沿岸尚未进行系统的截污治理，工业废水和生活污水随意排放入河，加之向河道内倾倒垃圾，致使河内杂草丛生，泥沙淤积，垃圾遍地，污染严重，生态环境状况恶劣。
2.2整治目标
结合本河道的实际情况，从河道防洪、沿河两岸工农业发展对河道治理的要求考虑，河道整治应达到的目标为：
（1）逐步强化河湾边界，规顺洪水河槽，使其逐步稳定，有利于洪水的通畅渲泄，防御洪水泛滥，减少主流摆动范围，改善现有不利的河势，以达到有利于防洪保安之目的。
（2）通过河道整治，逐步稳定洪水流路，控制河势，稳定岸线，采用边坡衬砌结合植草种树等生物措施，避免及减轻河岸崩塌，保护沿河两岸耕地及公路免遭大水淘冲之目的。
2.3整治设计方案选定
（1）断面形式选择
河道整治横断面常采用矩形、梯形或复式断面。
复式断面适用于河滩开阔的河道。
枯水期流量小，水流归槽。
洪水期流量大，允许洪水漫滩，过水断面大，洪水位低，不需要修建高大的防洪堤；枯水期可充分开发河滩的功能。
**河属于小型泄洪排污河道，流量较小，不宜采用复式断面。
梯形断面占地较小，结构简单实用，是中小河道常用的断面形式。
河道两岸保护范围用地，设置保护带，发展果树、花木等经济林带或绿化植树，防止岸边边坡耕作，便于河道管理，确保堤防安全。
矩形断面占地宽度最小，但两岸挡水墙投资及施工难度相对较大，
本次设计中在全程采用矩形断面，主要是考虑到该段河岸有较多建筑物及企业用地，采用矩形断面不仅可以最大程度减少占地面积，降低拆迁成本，而且有利于河道整治后该河段穿越河道道路的铺设。
（3）边坡衬砌方案
河道坡降陡流速大，河床粉质土壤，耐冲力差，为减小河床变形，强化岸坡，顺畅宣泄洪水，矩形断面段两岸采用浆砌石挡土墙。
3河道整治工程设计
3.1工程等别及建筑物级别
根据《防洪标准》（GB50201-1994）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）的有关规定，确定****河河道整治工程等别为Ⅴ等，工程规模为小
（2）型，新建堤防为2级堤防，永久性主要建筑物、次要建筑物和临时性建筑物为五级。
3.2设计基本资料
3.2.1设计流量和水位
河道断面按照50年一遇水位设计，100年一遇水位校核。
上游河道（K1+550~K1+900）50年一遇洪峰流量为104m3/s，100一遇洪峰流量为129m3/s，下游河道（K0+000~K1+550）50年一遇洪峰流量为141m3/s，100一遇洪峰流量为175m3/s。
河道设计控制点水位：
治理段河道出口（湨河入口，桩号0+000）设计水位150.37m。
3.2.2河段糙率
经分析论证，确定本河段糙率采用值为0.027。
3.2.3河道纵比降
河道比降一般要求与沿线所经地面坡降相一致，避免大挖、大填方出现，同时也应与河道当前形态相协调，因势利导，主动控制流速，尽量减少沿河的侵蚀变形。
治理河段的比降确定，还应考虑与上下游河道的衔接，经分析论证，确定本河段河床纵比降为4/1000。
并在下游处与湨河河道进行衔接。
3.3工程设计
3.3.1河道横断面设计
根据推算的设计洪水资料，过水能力计算采用明渠均匀流公式：
（3-1）
式中：
Q—渠道设计流量（m3/s）；
A—渠道过水断面面积（m2）；
R—水力半径（m），
，X为湿周；
i—渠道纵比降；
C—谢才系数，
，n为渠道糙率。
3.3.1.1主河道矩形断面水力试算
根据主河道实际情况，拟设断面子槽底宽20.0m，糙率取0.027。
50年一遇水位试算，初设水深h设=2.00m：
A=B×h设=20.0×2.00=40.00m2
X=B+2h设=20.0+2×2.00=24.00m
R=A∕X=40.00/24.00=
=131.71m3/s
Q=131.71m3/s>Q50。
50年一遇水位试算，初设水深2.30m：
A=B×h设=20.0×2.09=41.80m2
X=B+2h设=20.0+2×2.09=24.18m
R=A∕X=41.80/24.18=1.7287
=141.03m/s
满足Q=141.03m3/s≈Q下游50，V亦满足不冲不淤流速校核（V不淤=1.5m/s，V不冲=4.0m/s）。
根据以上断面试算过程，河道横断面设计成果见下表3-1。
表3-1矩形水利断面计算
水利要素
年限
底宽/m
水深/m
50年/（m³/s）
100年/（m³/s）
河道上游
104
20
1.72
129
20
1.97
河道下游
141
20
2.09
175
20
2.41
注：
上游河道（K1+550~K1+900），下游河道（K0+000~K1+550）。
详细计算表格见附录1。
3.3.1.2不冲不於校核
不冲不於校核采用设计流量计算
V=Q设/A（3-2）
A=B×h设
式中：
V——设计流量时的流速（m/s）；
A——设计流量时的过水面积（m2）；
B——底宽（m）；
分别代入各设计段设计水位、流量、底宽计算流速；
上游：
V上=Q设/（B×h设）
=104/（20.00×1.72）=3.023m/s
下游：
V下=Q设/（B×h设）
=141/（20.00×2.09）=3.373m/s
表3-2浆砌石不冲流速
砌石
浆砌石
单层/（m³/s）
2.5—4
双层/（m³/s）
3.5—5
浆砌石料/（m³/s）
4—6
注：
表格中的不冲流速对应R=1m时的不冲流速当R≠1时对应流速须乘以
，
对应取1/2—1/5。
本次设计
取1/4,对应的不冲流速如下表3-3。
表3-3浆砌石不冲流速调整
R=1.0
R=1.4676/m
R=1.7287/m
系数
流速/（m³/s）
系数
流速/（m³/s）
系数
流速/（m³/s）
1.0
2.5
1.1
2.75
1.15
2.87
4
4.4
4.59
5
5.5
5.73
6
6.6
6.88
在施工中采用浆砌石，
取4m/s。
所以对应流速比较
1.5m/s1.5m/sV亦满足不冲不淤流速校核（V不淤=1.5m/s）。
3.3.2.3水面线推求
河道水位的变化直接影响防洪工程的规模，因此在河道整治工程中水面线的推算尤为重要，设计水面线是防洪工程建设的基本依据，设计洪水位用于确定工程顶部高程。
采用《水工设计手册》推荐的河道水面线推算公式，即伯努里方程：
（3-2）
式中：
、
——上游断面的水位（m）、流速（m/s）；
、
——下游断面的水位（m）、流速（m/s）；
——两断面间水头损失（m），
；
——沿程水头损失（m），
；
——沿程摩阻坡度，
，
为河道纵比降；
——两断面流距（m）；
——局部水头损失（m），
，
为局部水头损失系数。
本河道水面线主要考虑沿程水头损失。
本设计中河道无挡水建筑，故局部水头损失取
=0m；
取上游K1+500和K1+600断面计算，以K1+500断面所处水平面为参照面。
其中
=2.09m，
=3.023m/s，
=3.373m/s,
=0.004，
=100m,g=9.8m³/s,
=0m。
将以上各值带入公式（3-2）可得：
故可推得
=1.80m。
太行北路桥处K1+600断面的水位为154.68+1.80=156.48m。
以此类推，河道水面线推求成果见表3-4。
表3-4河道水面线高程
序号
桩号
河段长/m
i
河床高程/m
设计水深/m
设计流量
设计水位/m
1
K0+000
100
0.004
148.28
2.09
141
150.37
2
K0+100
100
148.68
2.09
150.77
3
K0+200
100
149.08
2.09
151.17
4
K03000
100
149.48
2.09
151.57
5
K0+400
100
149.88
2.09
151.97
6
K0+500
100
150.28
2.09
152.37
7
K0+600
100
150.68
2.09
152.77
8
K0+700
100
151.08
2.09
153.17
9
K0+800
100
151.48
2.09
153.57
10
K0+900
100
151.88
2.09
153.97
11
K1+000
100
152.28
2.09
154.37
12
K1+100
100
152.68
2.09
154.77
13
K1+200
100
153.08
2.09
155.17
14
K1+300
100
153.48
2.09
155.57
15
K1+400
100
153.88
2.09
155.97
16
K1+500
100
154.28
2.09
156.37
17
K1+600
100
154.68
1.72
109
156.48
18
K1+700
100
155.08
1.72
156.88
19
K1+800
100
155.48
1.72
157.28
20
K1+900
100
155.88
1.72
157.68
21
K1+950
50
156.08
1.72
158.08
3.3.2河道堤防设计
3.3.2.1堤身土料填筑标准与堤防沉降量
河道堤身填筑时，应经济实用、就地取材、便于施工，并满足防汛和管理的要求，一般选用河道开挖土筑堤。
在土质的选用上应优先选用亚粘土，粘粒含量为15%~30%，塑性指数为10~20，土料填筑标准为压实度不小于0.92。
根据《堤防工程设计规范》，对于一般堤段，堤防高度小于10m，且为压实土堤，堤防沉降量宜取堤高的3-8%，本工程新筑堤防堤高3.24-3.61m，设计以堤防平均提高的3%作为预留沉降量，即预留沉降量计算表如下表3-5。
表3-5预留沉降量
设计堤顶高度/m
预留沉降标准/%
预留沉降量/m
上游
3.24
3
0.10
下游
3.61
3
0.11
3.3.2.2堤顶高度设计
设计堤顶高度=50年一遇设计洪水位+堤顶超高。
堤顶超高按下式计算确定。
Y=R+e+A（3-3）
式中：
Y—堤顶超高（m）；
R—设计波浪爬高（m）；
e—设计风雍增水高度（m），设计洪水中已包括风雍增水高度因素，故不另计算；
A—安全加高（m）。
（1）波浪爬高按照《堤防工程设计规范》附录C中公式C.3.1，当m＝1.5~5.0时，波浪爬高按下式计算：
（3-4）
式中：
—累积频率为p的波浪爬高；
—斜坡的糙率及渗透性系数，根据护面类型按《堤防工程设计规范》表C.3.1确定，可查取
=0.75；
—经验系数，可根据v（m/s）、堤前水深d（m），重力加速度g（m/s2）组成的无维量v/
，按《堤防工程设计规范》表C.3.1-2确定；v/
=2.65，故查取
=1.17；
—爬高累积频率换算系数，可按《堤防工程设计规范》表C.3.1-3确定，对允许越浪的堤防爬高累积频率取13%；故查取
=2.07；
m—斜坡坡率，本设计采用矩形断面，故采用m=0；
—堤前波浪的平均波高，可按《堤防工程设计规范》公式C.1.2-1确定，公式见下；
L—堤前波浪长度。
可由平均波周期
确定。
与
由下公式计算：
（3-5）
（3-6）
式中：
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