排洪沟工程设计说明Word格式文档下载.docx
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（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）排洪沟纵坡的确定
排洪沟的纵坡应根据地形、地质、护砌、原有排洪沟坡度以及冲淤情况等条件确定，一般不小于1%，设计纵坡时，要使沟内水流速度均匀增加，以防止沟内产生淤积。
当纵坡很大时，应考虑设置跌水或陡槽，但不得设在转弯处。
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B×
H=0.4m×
0.4m排洪沟的材料及加固形式应根据沟内最大流速、当地地形及地质条件、当地材料供应情况确定。
（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0.4～1.0m时，排水明渠的最大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
浆砌块石或浆砌砖
3.0
石灰岩和中砂岩
4.0
混凝土
（7）排洪沟的其他规定
明渠和盖板渠的底宽，不宜小于0.3m。
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
地质
边坡
粉砂
1:
3～1:
3.5
松散的细砂、中砂和粗砂
2～1:
2.5
密实的细砂、中砂、粗砂或粘质粉土
1.5～1:
2
粉质粘土或粘土砾石或卵石
1.25～1:
1.5
半岩性土
0.5～1:
1
风化岩石
0.25～1:
0.5
岩石
0.1～1:
0.25
3.4排洪沟设计计算
3.4.1设计防洪标准
在进行防洪工程设计时，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、范围以及重要性等因素，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高低，即重现期越大，则设计标准越高，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及工程运行情况，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）
二
大型工业企业、重要中型企业
2～1
50～100
三
中小型工业企业
5～2
20～50
四
工业企业生活区
10～5
10～20
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%。
3.4.2设计洪峰流量的计算
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，甚至干枯；
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、推理公式法及经验公式法。
本设计采用经验公式法计算洪峰流量。
常用的经验公式计算方法有：
一般地区性经验公式、公路科学研究所经验公式、第二铁路设计院等值线法、第三铁路设计院计算方法。
本设计采用公路科学研究所经验公式:
（3-1）
式中：
Q——设计洪峰流量（m3/s）;
F——流域面积（km2）;
K——径流模数，按表3-1采用;
n——面积参数，当F<
1km2时，n=1；
当1<
F<
10km2,按表3-2取值。
表3-1径流模数K值
地区
华北
东北
东南沿海
西南
华中
黄土高原
8.1
8.0
11.0
9.0
10.0
5.5
5
13.0
11.5
15.0
12.0
14.0
6.0
10
16.5
13.5
18.0
17.0
7.5
15
14.6
19.5
14.5
7.7
25
15.8
22.0
16.0
19.6
8.5
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
n
0.75
0.85
0.80
当F<
1km2时,n=1，其中新疆、西藏及西北部分地区，以及台湾省，南海诸岛，由于缺乏资料，K值及n值待补。
本工程位于开县，属于西南地区，且汇水面积小于1km2，重现期设计为25年，因此径流模数K=16，面积参数n=1。
中原小区A线排洪沟的汇水面积为50000m2，设计洪峰流量
木桥小区B线排洪沟的汇水面积为45000m2，设计洪峰流量
3.4.3排洪沟水力计算
排洪沟水力计算基本公式：
（1）流量公式：
Q=A×
V（3-2）
（2）管道流速计算：
（3-3）
V——流速（m/s）；
R——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：
（3-4）
（3-5）
A——过水断面面积（m2），其他参数意义同前。
公式中的过水断面A和湿周χ的求法为：
对于梯形断面：
（3-6）
（3-7）
h—水深（m）;
B—底宽（m）；
m—沟侧边坡水平宽度与深度之比；
n—沟壁粗糙系数。
矩形断面：
A=Bh（3-8）
（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，排洪沟表面与坡面相平，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=1：
0.5，有效水深H=0.7m，超高取0.3m，则达到设计水深时的过水断面面积和湿周分别为：
水力半径
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
。
该山坡的坡脚处地势最缓，则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，则该段排洪沟的最大输送能力为：
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：
0.5，有效水深H=0.7m，超高0.3m的钢筋混凝土梯形明渠是合适的。
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
，小于A线排洪沟的洪峰流量，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线排洪沟相同的尺寸和结构。
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随山洪带来的泥砂，将其沉淀下来之后再排入市政管道，避免堵塞市政管道，同时对于山上的雨洪进行一定的缓冲，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，按池内水流方向的不同，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，水在池内沿水平方向流动，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行排砂，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范为：
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0.2m/s，最大流量时停留时间为40s，则L=vt=0.2
40=8m
2、断面尺寸：
A=Q/v=0.8/0.2=4m2，设宽度为4m，则水深为1m，砂斗的高度设为1m，考虑到管道连接及超高，设计沉砂池总高度为3m。
则A线沉砂池的净尺寸为长×
宽×
高=8m×
4m×
3m，采用钢筋混凝土结构。
考虑到吸砂泵能更好的清除泥砂，在沉砂池的底部设砂斗，砂斗的高度为1m，下底尺寸为1m×
1m，上口尺寸为4m×
4m，倾角为43度。
B线排洪沟的洪峰流量为0.72m3/s，接近A线洪峰流量，因此采用相同尺寸和结构的沉砂池。
3.6结构设计
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