水闸毕业设计(3)

1概述

1.3.5.2 工程等别

根据国家《防洪标准》（GB5201—94），城市应根据其社会经济地位的重要性或非农业人口的数量分为四个等级。德令哈市属一般城市，非农业人口少于20万人，城市等级定为Ⅳ等，防洪标准为50～20年一遇，取30年一遇洪水设计。再根据国家《堤防工程设计规范》（GB50286—98）的规定：堤防工程的防洪标准应根据防护区防洪标准较高防护对象的防洪标准确定，当防洪标准小于50年且大于等于30年时，堤防工程的级别为3级。

依据《城市防洪工程设计规范》（CJJ50-92），防洪建筑物级别根据城市等别及其在工程中的作用和重要性划分为四级。德令哈市城市等级为Ⅳ等，则主要建筑物为4级，次要建筑物为4级。 1.3.5.3 工程总体布置及建筑物设计

巴音河德令哈市市区段河道治理工程位于市内，上游段起自于黑石山水库下游尾水处，下游终止于平原村附近，河道总治理长度11.0km，由于受洪水常年冲刷河谷极不规则，宽窄不一，河道宽度80～300m，天然比降为1/190～1/300。本次河道综合整治工程设计主要内容为市中心段左右岸共3.1km河堤，即柴达木桥上游约730m至农场引水口处，其中左岸已建防洪堤长1029.1m（Z 0+528.7～Z 1+557.8），拆除无埋深防洪堤208.1m（Z 0+528.7～Z 0+736.8），新建防洪堤长736.8m（Z 0+000～Z 0+736.8），总长1557.8m；右岸已建防洪堤长1093.6m（Y 0+437.2～Y 1+530.8），新建防洪堤长437.2m（Y 0+000～Y 0+437.2），总长1530.8m。另外，在平原村附近冲掏很严重急需防洪治理的1000m河岸。

在河道两岸防洪堤与滨河东、西路之间进行园林景观设计。为全市各族人民提供良好的居住环境，在市中心段河道设置两座挡水建筑物，梯级挡水建筑物将使巴音河道市区段长年形成水面，夏季水面绿波荡漾，配以水上游乐项目，将成为市民休闲娱乐的好去处。

由于当地石料丰富，防堤采用75#浆砌石仰斜式重力挡墙护坡，堤高5.4～5.7m，按抗冲刷深度要求防洪堤基础埋深在河床床面以下2.0m处。为行人安全和便于运行管理，在防洪堤堤顶设置大理石防护栏。

1.3.5.4 防堤修建对自然和社会环境的影响评价 （1）对自然环境的有利影响

治河工程实施后，改变往河内倾倒垃圾习惯、工业和生活污水统一规划，减少对河道的排放，减少了水环境污染、垃圾污染、美化城市环境、净化空气。

（2）对自然环境的不利影响

工程实施过程中的弃土、三废的排放、临时占地等在短期内对环境产

生不利的影响，但只要加强统一管理、统一计划，这些不利影响可以防止和减免。

（3）对社会环境的有利影响

本工程实施后，不仅可提高德令哈市的防洪标准，保护人民的生命财产，而且将极大地改善城市生态环境，促进地区经济的发展，同时可以改善地区投资环境，推动市区建设。为全面促进德令哈市经济发展作出贡献，促进当地的安定团结。

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5 青海大学本科毕业设计：巴音河（德令哈市区段）河道治理工程

2河道断面计算

2.1工程总体布置

2.1.1 堤线布置

堤线布置遵循“防洪堤与疏浚相结合，工程措施与非工程措施相结合，河道治理与综合治理相结合”的原则，结合本工程的特点布置。 2.1.1.1 堤线布置原则

（1）防洪堤要保证河道有足够的行洪断面，以利于宣泄洪水，同时保护河床稳定。

（2）堤线布置顺应河势，并与洪水的主流呈大致平行，堤距不突然放大或缩小，不大改变天然水流状态。

（3）堤线应力求平顺，合理考虑与已建防洪堤平顺连接，不采用大折角或急弯。 （4）堤防布置应强调投资与效益相适应，局部利益与全部利益相结合的原则。 2.1.1.2 河道宽度确定

通过对巴音河各段的稳定河床、自然淘刷现象的广泛调查和现场踏勘，结合河床实际宽度及管理要求，确定河床的行洪宽度为：柴达木桥上游段自然河床宽度100～130m，设计行洪宽度平均为80m；柴达木桥至农场引水枢纽段自然河床宽度100～150m，设计行洪宽度由80m渐变为100m；德令哈市城市道路规划外环南路至其下游1350m段（平原村位于该段），自然河床宽度250～300m，设计行洪宽度平均为200m。经核算后，认为各段的行洪宽度符合巴音河行洪及管理要求，并兼顾了德令哈市城市美化、和谐统一的整体效果，也符合巴音河的水文特征、地质条件和跨河大桥的行洪宽度。 2.1.1.3 堤线布置

巴音河（德令哈市中段）河道综合整治工程从柴达木桥上游约730m始，经柴达木桥、格尔木桥至农场引水枢纽为止，南北长约1.5km。

堤线布置从河道安全泄洪和美化城镇景观角度出发，基本沿河道现有走向布置，尽量保证河道原有的形状，舍弯取直，保持河道顺畅。河堤处有公路桥等重要建筑物，未发现文物遗址，做好防洪堤与大桥的衔接工作。

2.1.2 防洪堤型选择

在防洪堤设计中，本次设计根据工程区地质、地形条件，结合工程具体情况，并根据新疆库尔勒市孔雀河，西宁市北川河、西川河、湟水河等已建防洪堤的堤型，断面运行情况进行分析比较，初步拟定巴音河防洪堤的堤型：一种为仰斜式浆砌石挡土墙，另一种为悬臂式钢筋砼挡土墙。按照因地制宜，就地取材的原则，根据工程所处的位置、建筑材料、施工条件、工程造价等因素综合比较确定，推荐采用仰斜式浆砌石挡土墙，该堤型具有开挖量小，便于施工和质量控制、土压力小、不涉及大量工程占地和房屋拆迁，造价相对较小等优点，主要适用于堤前无滩地，水域较狭窄，冲刷较严重等地段，与本地段的自然情况相符合，在已建的防洪堤工程中广泛采用，是较为理想的堤型。

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2河道断面计算

2.1.3 挡水建筑物型式选择

为了在河道形成水面，结合两岸的园林城市景观设计，拟在市中心柴达木桥至格尔木桥之间设置两座挡水建筑物。

为防止坝前淤积，本阶段挡水建筑物采用可打开全部闸门泄洪冲沙的闸坝型式和可坍坝泄洪冲沙的橡胶坝型式，通过技术经济比较二者各有千秋。闸坝方案泄洪冲沙效果较好，使用寿命长，容易维修，施工工艺简单，启闭平台和检修平台可做为人行桥可供游人通行，适用于高寒地区，可节省部分工程投资。缺点在于汛期运行管理比较不便。

橡胶坝方案冲沙效果也可以，施工工期快，运行管理方便，工程造价相对较低，但高寒地区受紫外线影响容易老化，不易维修，使用寿命短，由于城市规划需要专门修建人行廊桥，增加工程投资，一年四季需要经常维护。

据了解闸坝方案工程总投资为6447.54万元；橡胶坝方案工程总投资为6175.07万元。两方案总投资相差272.47万元。

通过以上技术经济分析比较和征求建设单位的意见，本阶段设计推荐闸坝方案为宜。

2.2河道防洪断面及堤防型式选择

2.2.1 行洪断面设计

根据行洪断面的水力计算以及对巴音河德令哈市区各段的稳定河宽,自然淘刷现状的广泛调查,按自然河床现状及1:1000地形带状图在尽量保持顺畅的原则下确定了各段行洪宽度,桩号Z 0+000 (Y 0+000) ～柴达木桥段行洪宽度为80m, 柴达木桥～格尔木桥段行洪宽度由80m渐变为100m。按设计洪峰流量312.3m3/s计算洪水水位。然后在计算中结合河床床质情况、颗粒组成及《水力计算手册》确定河床设计糙率为0.033。

2.2.2 冲刷计算

根据河床床质颗分资料河道泥砂粒经在0.05～60mm之间,泥砂粒经按河床床质的平均粒径计算,即15.4mm。

根据《堤防工程设计规范》GB50286-98及《水力计算手册》中的有关公式进行冲刷深度计算。 柴达木桥上游段：

平均流速Vcp=

QA=

Q(b?mh)?h=

312.3(76?0.4?1.68)?1.68=2.42m/s ⑴

由规范查得V允----河床面上允许不冲流速（m/s）为：1.67m/s。

局部冲刷深度：h冲=hp+[Vcp/V允-1] ⑵

式中： h冲---局部冲刷深度（m）；

hp----冲刷断面处的水深（m），近似以设计深度计算； Vcp----平均流速（m/s）；

7 n

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青海大学本科毕业设计：巴音河（德令哈市区段）河道治理工程

V允----河床面上允许不冲流速（m/s）；

n----与防护岸坡在平面上的形状有关的系数，一般取n=1/4；

代入数据得：h冲=1.68+[2.421/4/1.67-1]=1.43m 最大冲深值：H冲=[λQ/(Bd1/3√g((Vs-γ)/γ) ]6/7 式中：H冲---最大冲深值（m）；

Q----流量（m/s）; B----水面宽度（m）； d----河床质平均粒经（m）；

γs、γ----分别为河床砂、水的重率（T/m）; λ----系数、受河弯水流及土质影响，可由下式计算：

λ=0.64 e3.61（d/ H0）; ⑶

H0----直段平均水深（m）； e----自然对数的底取2.7183。

故λ=0.64 e3.61（15.4?103/1.68）=0.217 B=b+2mh=76+2?0.4?1.68=77.344m 代入得：H冲=[

=1.72m

同理：柴达木桥至格尔木桥段： 平均流速Vcp=

QA3

0.217?312.3(76?2?0.4?1.68)?(1.54?10?3)1/3]

?9.8((2.65?1)/1)6/7

=

Q(b?mh)?h=2.21m/s

由规范查得V允----河床面上允许不冲流速（m/s）为：1.28m/s。 h冲=hp+[Vcpn/V允-1]=1.45+[2.211/4/1.28-1]=1.40m λ=0.64 e3.61（15.4?103/1.45） =0.251 B=b+2mh=76+2?0.4?1.45=98.16m 代入得：H冲=[

0.251?312.398.16?0.1154?4.02]6/7 =1.59m

表2-1冲刷深度计算表

依据《堤防工程设计规范》

项目 计算公式 柴达木桥上游段 柴达木桥至 格尔木桥段

1.40

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（平顺段） h=hp+[Vcp/V允-1] 1.43

n

《水力计算手册》（弯道）

H冲=[λQ/(Bd√g((Vs-γ)/γ) ]

1.72 1.59

1/3

6/7

2河道断面计算

表2-2 巴音河河道断面计算

堤名 属性 柴达木桥处 格尔木桥处

底宽 b(m) 76 97

加大水深 h(m) 1.68 1.45

比降 1 1/300 1/300

加大流量 Q(m/s) 312.3 312.3

3

超高 ⊿h(m) 0.80 0.80

堤高 H(m) 2.48 2.25

边坡系数 m 0.4 0.4

流速 V(m/s) 2.42 2.21

2.2.3 行洪断面水力计算

2.2.3.1 试算---图解法求水深：

对柴达木桥上游段取设计宽度为76米，假设一系列h值，代入公式计算相应的值Q，并绘成h- -Q曲线，然后根据已知流量，在曲线上即可查出要求的h值。

图2.1 河道断面图

图中：B-----河道宽度； b-----河道底宽； m----坡度；h-----水深。 取h=1.5m此时的断面水力要素为：

A=（b+mh）h ⑷

式中：A---过水断面积；b---河道底宽； m---边坡系数；h---水深； 则A=（76+0.4?1.5）?1.5 =114.9m2

2湿周X=b+2h1?m =76+2?1.51?0.4=79.23m

2水力半径R=

AX =

114.979.23=1.45m

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