界南河治理工程設計論文

　　一、概況

　　大白蓮溝為皖豫兩省的邊界河道，原流域面積為70.3km2，其中包含界南河上段流域王紹莊閘~榮老家的11km2流域面積，界臨鄲公路修建后，將雙溝5km2截入界南河治理下段，白蓮溝實(shí)際流域面積為65.3km2。該大溝于界首市王紹莊南部由西向東橫穿界南河，且無(wú)控制工程，大白蓮溝來(lái)水多串入界南河，致使界南河實(shí)際排澇流量增大，通過(guò)對流域范圍的確定，白蓮溝與界南河交叉口以上的白蓮溝和界南河上段總流域面積共61.1km2。5年一遇設計排澇流量為60.83m3/s，設計對該叉口以下的白蓮溝處的流量分配分析，分流至白蓮溝下段30.6m3/s，分流至界南河下段30.23m3/s。

　　二、工程設計研究分析

　　1．河道工程設計

　�。�1）斷面設計

　　根據《安徽省淮北地區除澇水文計算辦法》，計算出各河段5年一遇排澇流量。根據曼寧公式，21321ARInQ進(jìn)行斷面過(guò)流量計算。

　�。�2）縱斷面設計

　�、僭O計河底縱比降應基本維持現狀河底縱比降；

　�、诜奖闩c上下游河道的銜接；

　�、蹪M(mǎn)足施工機械對挖河深度的要求。

　�。�3）橫斷面設計

　�、俸拥肋吰�。根據界南河治理地質(zhì)勘探資料和河道工況，分別選取15+331（左岸）和16+885；（右岸）兩個(gè)典型斷面分別代表工程地質(zhì)條件基本相同的地質(zhì)單元進(jìn)行穩定計算。

　�、谟嬎愎�況。根據《水電水利工程邊坡設計規范》（SL189-96）的有關(guān)規定，界南河河道邊坡抗滑穩定計算包括如下內容：A、正常運行期內河為5年一遇排澇水位的工況；B、非常運行期其一：內水位自5年一遇排澇水位非常驟降的工況（按2m/d考慮）；其：：內水位為5年一遇排澇水位遇地震的工況；其孑：施工無(wú)水期的工況③汁算參數的選定：本次設計為了驗證巖I.物肩力學(xué)參數和II程地質(zhì)條件，安徽省阜陽(yáng)市勘測院對界嗬河全段進(jìn)行了勘探鉆孔取樣，并做丨‘各項參數的卜.1：試驗。根據十.T試驗資料，確定各材料的計算參數

　�、苡媰斗椒ǎ横娪萌鸬鋱A弧法進(jìn)行抗滑穩定計燈，使用的計兌程序河海大學(xué)I：程力學(xué)研究所編制的《土石壩邊坡穩定分析系統》。

　�、萦嬎憬Y果：鑒于河岸現狀邊坡大多為1:2左右，本次初步擬定邊坡河道開(kāi)挖的邊坡為1:2，為了比較，另外計算了邊坡為1:2.5的抗滑穩定。各段河道邊坡的穩定分析成果見(jiàn)表1，從表中結果可以看出，邊坡1:2滿(mǎn)足抗滑穩定要求。

　　2.涵閘工程設計

　　(1)堤防標準

　　新界南河涵處堤防設計堤頂高程37.87m,堤頂寬度6.0m,內外邊坡皆為1:3。

　　(2)地箍設計參數

　　根禍涵閘址處的地質(zhì)特性，確定地基丨：與涵底板之間摩擦系數的選�。盒陆鐫u河涵：涵洞及誕墻底板來(lái)落在第③層粉細砂上，根椐<〈水閘設H-規范〉〉及芘他類(lèi)似工程的經(jīng)驗，取地櫝丨.與涵洞、誕墻庇板M的摩擦系數為0.40。

　　(3)涵址位置選擇

　　根據地形、地基土質(zhì)和排澇區排水條件，本著(zhù)減少開(kāi)挖上方敁，盡顯利用現有溝渠的原則，王紹莊閘原址拆除重建，新界鹵河涵在老界I甸河涵左側增逑，涵洞軸線(xiàn)與堤防正交。

　　3.水力計算

　　(1)過(guò)水能力計兌

　　核兌穿堤涵洞II排時(shí)期的過(guò)水能力，擬定洞身斷面尺寸：采用單孔，孔口尺寸為（寬〉4.0X(高）3.6m,孔底高程V29.00按設計ft排流WQ=37.80m3/s(相應內河側水位33.90m,外河側水位33.75m)進(jìn)行計算。因上、K游皆淹沒(méi)，內河側水深//與洞高a的比值為1.361，大于1.20，故為有壓出流，按有壓流公式計算：Q="“copgiH^iL-/^)式巾：//一有壓淹沒(méi)出流的流量系數；w—過(guò)水而積；//。一涵前水深（含流速水頭在內>;/一涵洞底坡；L一洞長(cháng)；h丨—以出口涵底為標高的出丨」水深其中洞長(cháng)L=33.00m考慮到各種水頭損尖（包括攔污柵、水泵及水粲梁的影響），經(jīng)計燈Q=38.76>37.80m3/s,孔徑滿(mǎn)足要求。

　　(2)消能防沖計箅“計筇公式按《水閘設計規范〉〉推薦

　　公式，汁餌公式同王紹莊閘消力池距河口很近，外河側引水渠中形成h型水面曲線(xiàn),控制斷面在河口,控制水深為臨界水深<按閘門(mén)分檔幵啟進(jìn)行汁算，每給出一個(gè)幵度e可求出過(guò)閘流設<?、躍前水深/:及躍后水深/<，敁終可求出水躍淹沒(méi)系數CT岑慮水流澗水滯G閃素影響，為安全起見(jiàn)，取前檔幵度時(shí)的F游水深作為本檔開(kāi)度對應的K游水深.

　　(3)池深計算

　　通過(guò)if兌發(fā)現：躍后水深<均大于外河出池河床水深<，故馓設S消力池1Ifi/ii,隨笤<?、（？之增大，（/,_/,」值亦相應增大，池深丨h(huán)消能流爐Q=28.60m3/s控制。經(jīng)計算，池深為0.71m實(shí)際按0.8m取用。

　　(4)計算消力池長(cháng)度

　　/^-計算得Lsj=12.73m,取13.0m(5)求消力池始端厚度t1)據抗沖要求,求消力池始端厚度t按《水閘設計規范》t=kJc/^AHk,=0.15-0.20，代入解得：t=0.32-0.42/；

　　2)據抗浮獎求經(jīng)汁燈t=0.41m,實(shí)取厚度0.5m滿(mǎn)足費求。4,防滲排水設計

　　(1)滲徑長(cháng)度計燈裉據《水閘設計規范》初擬的涵錐防滲長(cháng)度按下式訃兌：L=CXAH式屮：AH—上下游水位差m);C—滲徑系數..根據鉆探資料，涵貓t質(zhì)為粉砂，杳《水閘設計規范》在出口反濾排水條件卜，取C值為9~13,按最不利組合消能時(shí)期最大水頭差AH=247m，L=CXAH=22.23~32.11m,實(shí)際防滲長(cháng)度54.60m滲徑於度滿(mǎn)足毋求。

　　(2)湊流計算1)允許滲流坡降涵基土層為粉質(zhì)粘上，查《水閘設計規范》(SL265-2001)附表6.0.4.地基允許滲透坡降為：水平段0.05-0.07,出口段為0.25~0.30，滲流出IJ處設反濾層時(shí)，滲流坡降允許值對加大30%，[J]=0.25~0.3x(1+30%)=0.325-0.39；

　　2)滲流計箅采用水閘設計規范》推薦的改進(jìn)阻力系數法計算,計兌公式同王紹莊閘。經(jīng)計兌，滲透出I」出逸坡降為0.31，越底水平段最大滲透坡降為0.05不會(huì )出現滲透破壞，滿(mǎn)足規范耍求。

　　(3)排水設計1)反濾層設計W防洪和惡劣放水時(shí)期，兩個(gè)方向水頭差均較大，故在建筑物的上、K游均設置反濾層，S上Ifi丨K設置各0.2m^的瓜子片、粗砂、中砂。反濾料級配應滿(mǎn)足：D15/d85<5D15/d15=5-40D50/d50<25冒水孔直徑tp80mm,梅花形布置，間距0.5m,孔內填碎石。

　　2）永久止水縫設置止水縫間隙20mm，縫內夾橡皮止水帶。涵洞共設五道止水：洞身分縫處的止水；涵洞與上、下游翼墻間的垂直止水；洞身與下游消力池間的水平止水；下游翼墻底板與消力池間的水平止水。除洞身分縫處設明止水及暗止水各一道外，其余均只設暗止水一道。明止水為平板橡皮加鋼板壓緊，暗止水直接澆入混凝土中。

　　三、小結

　　總之，從整個(gè)工程的設計、計算，分析等結論得知，界首市界南河治理工程完成后，可使干流疏浚段除澇標準達到5年一遇，可減少澇災造成的經(jīng)濟損失。該項目具有可觀(guān)的經(jīng)濟效益，說(shuō)明本工程是合理可行的。

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