精心整理精心整理精心整理3排洪工程設計方案開縣是四川盆地東部地區(qū)的一部分，山體較多，中原和木橋小區(qū)背后（南側）有一山體。由于山體地形坡度大，積水時間短，洪水歷時也不長，一到雨季，大量山洪水排泄而下，水流急，流勢猛，且水流中還夾帶著砂石等雜質，沖刷力大，容易使山腳下小區(qū)受到破壞而造成嚴重損失。為了盡量減少洪水造成的危害，保護山腳下居民的生命財產(chǎn)安全，必須要認真做好防洪規(guī)劃，擬在山坡上新建一條排洪溝，攔截山洪，將山洪引出居住區(qū)，排入附近水體中。3.1設計原則（1）排洪工程的設計應充分考慮小區(qū)旁邊山洪現(xiàn)狀，切實解決山洪對小區(qū)造成的危害和隱患。（2）排洪工程的設計應與原有的DN1200市政水泥涵管結合起來，使山洪能夠順利流入市政管道。（3）為減小對市政管道的堵塞，應考慮設置沉砂設施。3.2設計依據(jù)：1、《城市防洪工程設計規(guī)范》(CJJ50-92)2、《城市防洪標準》GB50201-943、《室外排水設計規(guī)范》GB50014-2006；4、《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2002；5、《公路橋涵設計通用規(guī)范》JTGD60-2004；6、《市政排水管渠工程質量檢驗評定標準》CJJ3-907、《砌體結構設計規(guī)范》（GB5003-2001）8、《砼結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）9、實測地形圖。3.3排洪溝設計要點（1）排洪溝應盡量利用原有山洪溝，必要時可作適當整修原有山洪溝是山洪若干年來沖刷形成的，其形狀、底板都比較穩(wěn)定，因此應盡量利用原有的天然溝道作排洪溝。當利用原有溝不能滿足設計要求而必須加以整修時，應注意不宜大改大動，盡量不要改變原有溝道的水力條件，而要因勢利導，暢通下泄。（2）排洪溝應盡量利用自然地形坡度排洪溝的走向，應沿大部分地面水流的垂直方向，因此應充分利用地形坡度，使截流的山洪水能以最短距離重力流入受納水體。（3）排洪溝采用明渠或暗渠應視具體條件確定一般排洪溝最好次用明渠，但當排洪溝通過市區(qū)或廠區(qū)時，由于建筑密度較高、交通量大，應采用暗渠。（4）排洪溝縱坡的確定排洪溝的縱坡應根據(jù)地形、地質、護砌、原有排洪溝坡度以及沖淤情況等條件確定，一般不小于1%，設計縱坡時，要使溝內水流速度均勻增加，以防止溝內產(chǎn)生淤積。當縱坡很大時，應考慮設置跌水或陡槽，但不得設在轉彎處。一次跌水高度通常為0.2～0.6m，有的多達20～30級，消能效果很好。陡槽頁稱急流槽，縱坡一般為20%～60%，多采用片石、塊石或條石砌筑，也有采用鋼筋混凝土澆筑的。陡槽終端應設消力設備。（5）排洪溝的斷面形式排洪明渠的斷面形式常用矩形或梯形斷面，最小斷面B×H=0.4m×0.4m排洪溝的材料及加固形式應根據(jù)溝內最大流速、當?shù)氐匦渭暗刭|條件、當?shù)夭牧瞎闆r確定。（6）排洪溝的設計流速為了防止山洪沖刷，應按流速的大小選用不同材質的溝底溝壁。明渠最小流速為0.4m/s，但水深為0.4～1.0m時，排水明渠的最大流速應按下表規(guī)定取值。表3-1明渠最大設計流速明渠類別最大設計流速（m/s）粗砂或低塑性粉質粘土0.8粉質粘土1.0粘土1.2草皮護面1.6干砌塊石2.0漿砌塊石或漿砌磚3.0石灰?guī)r和中砂巖4.0混凝土4.0（7）排洪溝的其他規(guī)定明渠和蓋板渠的底寬，不宜小于0.3m。無鋪砌的明渠邊坡，應根據(jù)不同的地質按表3-2的規(guī)定取值；用磚石或混凝土鋪砌的明渠可采用1:0.75～1:1的邊坡。表3-2明渠邊坡值地質邊坡粉砂1:3～1:3.5松散的細砂、中砂和粗砂1:2～1:2.5密實的細砂、中砂、粗砂或粘質粉土1:1.5～1:2粉質粘土或粘土礫石或卵石1:1.25～1:1.5半巖性土1:0.5～1:1風化巖石1:0.25～1:0.5巖石1:0.1～1:0.253.4排洪溝設計計算3.4.1設計防洪標準在進行防洪工程設計時，首先要確定洪峰設計流量，然后根據(jù)該流量擬定工程規(guī)模。為了準確、合理地擬定某項工程規(guī)模，需要根據(jù)該工程的性質、范圍以及重要性等因素，選定某一頻率作為計算洪峰流量的標準，稱為防洪設計標準。實際工作中一般常用重現(xiàn)期衡量設計標準的高低，即重現(xiàn)期越大，則設計標準越高，工程規(guī)模也就越大；反之，設計標準低，工程規(guī)模小。根據(jù)我國現(xiàn)有山洪防治標準及工程運行情況，山洪防治標準見表3-3。表3-3山洪防治標準工程等別防護對象防洪標準頻率（%）重現(xiàn)期（a）二大型工業(yè)企業(yè)、重要中型企業(yè)2～150～100三中小型工業(yè)企業(yè)5～220～50四工業(yè)企業(yè)生活區(qū)10～510～20本設計中主要防護對象為山坡下居民生活區(qū)，因此本設計重現(xiàn)期取25年，頻率為4%。3.4.2設計洪峰流量的計算排洪溝屬于小匯水面積上的排水構筑物。一般情況下，小匯水面積沒有實測的流量資料，所需的設計洪水往往用實測暴雨資料間接推求。并假定暴雨與其所形成的洪水流量同頻率。同時考慮山區(qū)河溝流域面積一般只有幾平方公里至幾十平方公里，平時水小，甚至干枯；汛期水量急增，急流快。目前我國設計洪峰流量的計算主要有三種方法：洪水調查法、推理公式法及經(jīng)驗公式法。本設計采用經(jīng)驗公式法計算洪峰流量。常用的經(jīng)驗公式計算方法有：一般地區(qū)性經(jīng)驗公式、公路科學研究所經(jīng)驗公式、第二鐵路設計院等值線法、第三鐵路設計院計算方法。本設計采用公路科學研究所經(jīng)驗公式:Q=K×F式中：Q——設計洪峰流量（m3/s）;F——流域面積（km2）;K——徑流模數(shù)，按表3-1采用;n——面積參數(shù)，當F<1km2時，n=1；當1<F<10km2,按表3-2取值。表3-1徑流模數(shù)K值重現(xiàn)期（a）地區(qū)華北東北東南沿海西南華中黃土高原28.18.011.09.010.05.5513.011.515.012.014.06.01016.513.518.014.017.07.51518.014.619.514.518.07.72519.515.822.016.019.68.5注：重現(xiàn)期50a時，可用25a的K值乘以1.20。表3-2面積參數(shù)n值地區(qū)華北東北東南沿海西南華中黃土高原n0.750.850.750.850.750.80注：當F<1km2時,n=1，其中新疆、西藏及西北部分地區(qū)，以及臺灣省，南海諸島，由于缺乏資料，K值及n值待補。本工程位于開縣，屬于西南地區(qū)，且匯水面積小于1km2，重現(xiàn)期設計為25年，因此徑流模數(shù)K=16，面積參數(shù)n=1。中原小區(qū)A線排洪溝的匯水面積為50000m2，設計洪峰流量Q木橋小區(qū)B線排洪溝的匯水面積為45000m2，設計洪峰流量Q3.4.3排洪溝水力計算排洪溝水力計算基本公式：流量公式：Q=A×V（3-2）（2）管道流速計算：V=1n?式中：V——流速（m/s）；R——水力半徑（m）；i——水力坡度；n——粗糙系數(shù)。將公式（3-3）代入（3-2），得：V=1n?R2Q=1式中：A——過水斷面面積（m2），其他參數(shù)意義同前。公式中的過水斷面A和濕周χ的求法為：對于梯形斷面：A=Bh+mh2χ=B+2h1+m式中：h—水深（m）;B—底寬（m）；m—溝側邊坡水平寬度與深度之比；n—溝壁粗糙系數(shù)。矩形斷面：A=Bh（3-8）χ=B+2h本設計排洪溝主要截留小區(qū)旁邊山上的雨洪，并最終收集后排入市政排洪管道中。排洪溝依山上的地勢而建，排洪溝表面與坡面相平，由于山體坡度較大，因此采用鋼筋混凝土的結構，同時采用穩(wěn)定性好的梯形截面。A線排洪溝計算：設定梯形明渠的底寬為1m，邊坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.7m，超高取0.3m，則達到設計水深時的過水斷面面積和濕周分別為：A=Bh+mhχ=B+2h水力半徑R=A/χ山坡上的雨洪沿線收集后匯入山腳段排洪溝，經(jīng)沉砂池沉淀后排入市政主管，因此山腳段排洪溝的最大流量即為洪峰流量QA=0.8m3/s。該山坡的坡腳處地勢最緩，則該段排洪溝的坡度最小，坡度為0.023，Q=1可以看出，采用該斷面尺寸的排洪溝完全可以滿足最大洪峰時的排水量需要，考慮長期運行會有大量泥沙沉積而使排洪溝有效斷面變小等因素，采用底寬為1m，邊坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.7m，超高0.3m的鋼筋混凝土梯形明渠是合適的。由于山腳段地勢最緩，排洪溝的設計坡度最小，需要輸送的洪水量最大，而其他段的設計坡度更大，需要輸送的洪水量更小，因此在其他段采用該斷面尺寸的排洪溝也是完全可以滿足要求的。因此，A線排洪溝的設計尺寸為：底寬1m，邊坡1：0.5，有效水深0.7m，超高0.3m，采用鋼筋混凝土結構。B線排洪溝的洪峰流量QB=0.72m33.5沉砂池設計：沉砂池主要用于去除相對密度2、65、粒徑0.2mm以上的砂粒，在本工程中主要去除隨山洪帶來的泥砂，將其沉淀下來之后再排入市政管道，避免堵塞市政管道，同時對于山上的雨洪進行一定的緩沖，起到消能的作用。沉砂池的進水端與排洪溝連接，出水端采用DN1200鋼筋混凝土管，并最終與原市政DN1200水泥涵管對接。沉砂池的形式，按池內水流方向的不同，可分為平流式、豎流式和旋流式三種；按池型可分為平流式沉砂池、豎流式沉砂池、曝氣沉砂池和旋流式沉砂池。平流式沉砂池是常用的形式，水在池內沿水平方向流動，具有構造簡單、截留無機顆粒效果較好的優(yōu)點。本設計擬采用平流式沉砂池。由于該沉砂池處理的是山上的雨洪，砂量較大，且隨雨天間歇運行，因此只需要待砂斗裝滿，不定期排砂即可。本設計采用吸砂泵不定期進行排砂，吸砂泵不置于現(xiàn)場，需要時運至現(xiàn)場使用即可。平流式沉砂池的設計規(guī)范為：最大流速為0.3m/s;最大流量時停留時間不小于30s，一般采用30~60s。A線沉砂池計算：長度：設計采用最大流速為0.2m/s，最大流量時停留時間為40s，則L=vt=0.2×40=8m斷面尺寸：A=Q/v=0.