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1、治河防洪工程课程设计勐养河勐养段堤防工程设计断面号：MY44姓名： 班级： 港航一班 学号： 指导老师： 陈立、孙昭华 2013年6月目录1 确定工程等别及建筑物级别12 确定工程断面形式13 进行堤身结构设计23.1堤顶高程2设计洪水位的确定2堤顶超高的确定2风浪要素2设计波浪爬高的确定3设计风壅增水高度的确定4安全加高的确定53.2 堤顶宽度53.3 堤身结构布置及尺寸设计54 堤身稳定性验算64.1防冲计算6水流平行于岸坡产生的冲刷64.1.2 水流斜冲防护岸坡产生的冲刷64. 2渗透稳定计算7不透水堤基均质土堤渗流计算8双层地基渗流计算(背水侧等厚无限长透水地基渗流计算)94.3抗滑稳
2、定计算10注：分配断面为：MY44断面，左岸桩号3+862，右岸桩号3+901附5 结构设计断面图6课程设计背景资料1 确定工程等别及建筑物级别根据防洪标准(GB5020194)中的规定：以乡村为主的防护区(简称乡村防护区)，应根据其人口或耕地面积分为四个等级，如下表：根据背景资料，勐养河勐养段治理工程，保护着沿河两岸3412亩农田、2615人口及勐养镇属企事业单位的生命财产的安全。据此，选择级防护区标准，对应防洪标准为20-10年。这里，由于保护的农田数目较小，选取重现期为10年的防洪标准。根据堤防工程设计规范(GB5028698)关于堤防工程级别的规定，如下表：这里，对应重现期为10年的防
3、洪标准，堤防工程级别为5级。2 确定工程断面形式44断面，左岸桩号3+862，右岸桩号3+901。根据所给平面图，内堤距为14.5m。枯水河槽宽4.1m，且枯水河槽左岸贴近左岸制导线，枯水河槽右岸距右岸制导线10.5m。故左岸采用小堤距、梯形断面；右岸采用中堤距、一阶平滩复合梯形断面。堤型选择最优推荐方案为：在流经勐养镇段（堤线长约1056m），采用自嵌式挡墙，流经村庄部分采用衡重式防洪墙，其余部分采用土堤结构。MY44断面，左岸桩号3+862，右岸桩号3+901。该处河道左侧为公路、居民点，工程形式采用护坡。河道右侧为农田，采用土堤。3 进行堤身结构设计3.1堤顶高程堤顶高程应按设计洪水位加
4、堤顶超高确定。设计洪水位的确定根据附表2.1给出的数据，MY44断面设计洪水位为759.303m。对应深泓高程为757.2m,故最大水深为2.103m堤顶超高的确定风浪要素(1)波高计算gHV2=0.13th0.7gdV20.7th0.0018gFV20.450.13th0.7gdV20.7gTV=13.9gHV20.5式中： H平均波高 T平均波周期 V计算风速 F风区长度 d水域的平均水深 g重力加速度对河、湖堤防，设计波浪的计算风速可采用历年汛期最大风速平均值的1.5倍。V=1.5*6=9 m/s当计算风向两侧较宽广水域周界比较规则时风区长度可采用由计算点逆风向量到对岸的距离。这里取堤距
5、14.5m计算。F=14.5m由公式得：9.81H92=0.13th0.79.81*2.1920.7th0.00189.81*14.5920.450.13th0.79.81*2.1920.7得平均波高H=0.02m再由公式得：9.81T9=13.99.81*0.02920.5得平均波周期T=0.63s(2)波长计算不规则波的波周期可采用平均波周期T表示,按平均波周期计算的波长L可按下式计算:L=gT22th2dL由公式得：L=9.81*0.6322th2*2.1LL经试算为3.63m设计波浪爬高的确定在风的直接作用下正向来波在单一斜波上的波浪爬高可按下式计算：RP=KKVKP1+m2HL RP
6、累积频率为p的波浪爬高 K斜坡的糙率及渗透性系数 KV经验系数，可根据风速、堤前水深、重力加速度组成的无维量确定 KP爬高累积频率换算系 m斜坡坡率为斜坡坡角度 H堤前波浪的平均波高 L堤前波浪的波长此处，m为1.5，可采用该公式。本设计中，土堤枯水位到设计水位之间采用生态护坡格宾，设计水位以上采用草皮护坡；在凹岸（顶冲段）迎水面坡度较陡的地方，设计水位以下护坡采用浆砌石，下垫一层土工布，设计水位以上采用草皮护坡。因而，这里选取砌石护面对应的斜坡的糙率及渗透性系数KK=0.75-0.80,偏安全，该处取K=0.80经验系数KV与V/gd有关，此处Vgd=99.81*2.1=1.98,对应KV=
7、1.08；爬高累积频率取10%时，H/d=0.02/2.10.1爬高累积频率换算系数Kp=RPR=1.64 (R为平均爬高。)综上，由公式得：R10%=0.8*1.08*1.641+1.520.02*3.63=0.21m设计风壅增水高度的确定风壅水面高度在有限风区的情况下可按下式计算:e=KV2F2gdcos式中e计算点额风壅水面高度(m)； K综合摩阻系数，可取K=3.6*10-6； V设计风速，氨基酸波浪的风速确定； F由计算点逆风向量到对岸的距离m； d水域的平均水深(m)； 风向与垂直于堤轴线的法线的夹角(度)。V=9m/s ， Fcos即为堤距14.5m，g=9.81m/s2，d=2
8、.1m代入相关数值，e=KV2F2gdcos=3.6*10-6*922*9.81*2.1*14.5=0.0001m安全加高的确定5级地方对应不允许越浪的堤防工程安全加高值A=0.5m。综上，Y=R+e+A=0.21+0.0001+0.5=0.71m堤顶高程应按设计洪水位或设计高潮位加堤顶超高确定。Z=Y+h=0.71+759.303=760.013m3.2 堤顶宽度根据堤防工程设计规范（GB50286-98）和中小河流设计指导意见水规计（2011），堤顶宽度应根据防汛管理施工构造及其他要求确定堤顶宽度为3m。3.3 堤身结构布置及尺寸设计如前所述，MY44断面，左岸桩号3+862，右岸桩号3+
9、901。根据所给平面图，内堤距为14.5m。枯水河槽左边线贴近左岸制导线，河道左侧为公路、居民点，工程形式采用护坡，为小堤距、梯形断面；枯水河槽右边线距右岸制导线10.5m，河道右岸为农田，采用土堤，为中堤距、一阶平滩复合梯形断面。土堤结构布置及尺寸设计MY44断面右岸设计为一阶平滩复合梯形断面的土堤。根据相关规范及工程经验，草皮护坡边坡坡率应缓于1：1.5，砌石护坡坡率缓于1:1.25，综上取堤身迎水坡、背水坡坡比均为1:1.5，堤顶宽3.0m。填筑料均采用土料场开挖的粘土料和河道开挖的粘土料填筑。凹岸（顶冲段）迎水面采用干砌石-格宾-草皮护坡：枯水位以下护坡采用厚30cm干砌石，下设厚l0
10、cm砂石混合垫层，设宽0.8m、高0.6m的M7.5浆砌石脚槽；枯水位到设计水位之间采用生态护坡格宾厚30cm，下垫一层土工布；设计水位以上采用草皮护坡。堤后设置反滤排水沟，下垫土工布，上铺反滤料，可用于排水，并能提高提防抵抗渗透破坏的能力。凸岸一侧采用二级阶地的形式，一级平台宽3m，二级亲水平台根据堤线位置确定，护岸布置与凹岸相同。在凹岸（顶冲段）迎水面坡度较陡（坡比小于1:1）的地方，采用浆砌石-草皮护坡：设计水位以下护坡采用厚30cm浆砌石，下垫一层土工布；设计水位以上采用草皮护坡。4 堤身稳定性验算4.1防冲计算堤基冲刷深度计算主要包括水流平行于岸坡产生的纵向冲刷和水流斜冲防护岸坡产生
11、的斜向冲刷两种情况，根据堤防工程设计规范(GB50286-98)，冲刷深度分别按平行冲刷、斜向冲刷两种情况计算。水流平行于岸坡产生的冲刷水流平行于岸坡产生的冲刷按下式计算 （1） hB从水面算起的局部冲深(m)；hp冲刷处的水深(m)，以近似设计水位最大深度代替；Vcp平均流速，；V允河床上允许不冲流速，取不冲流速为1.0m/s；n与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n=1/4。代入数据计算：2.14.1.2 水流斜冲防护岸坡产生的冲刷水流斜冲防护岸坡产生的冲刷按下式计算 （2）其中：从河底算起的局部冲深(m)；水流流向与岸坡交角；m防护建筑物迎水面边坡系数；d坡脚处土壤计算粒径(cm)(取按
12、重量计大于15%的筛孔直径，取0.1cm)；Vj水流的局部冲刷流速(m/s)。 经图上测量，为。滩地河床，Vj按下式计算：Vj=Q1B1H121+式中B1河滩宽度，从河槽边缘至坡脚距离m； Q1通过河滩部分的设计流量(m3/s)； H1河滩水深m； 水流流速分配不均匀系数，根据角查表采用。对应为1代入数据计算：Vj=Q1B1H121+=4.456*21+1=4.456 m/sMY44断面，右岸m=1.5 4. 2渗透稳定计算河堤湖堤应进行渗流及渗透稳定计算，计算求得渗流场内的水头、压力、坡降、渗流量等水力要素进行渗透稳定分析并应选择经济合理的防渗排渗设计方案或加固补强方案。勐养河为中小型河流，
13、洪水流量相对较小，洪水期间河道水深较小，且洪水持续时间较短；同时大部分拟建防洪堤背水侧地势相对较高，两侧水头差较小，因此本次渗流计算工况为设计洪水位下的稳定渗流情况，土堤计算工况为设计洪水位下双层透水地基且下游无排水有贴坡排水设施的情况。（1） 不透水地基公式计算堤身渗透量（2）背水侧等厚无限长透水地基渗流计算 具体计算公式参照堤防工程设计规范(GB5028698)附录E。不透水堤基均质土堤渗流计算下游坡无排水设备或有贴坡式排水计算公式如下qk=H12-h022L1.-m2h0qk=h0-H2m2+0.51+H2h0-H2+m2H22m2+0.52L1=L+LL=m12m1+1H1式中： q单位宽度渗流量(m3/sm) k堤身渗透系数(m/s) H1上游水位(m) H2下游水位(m) h0下游出逸点高度(m) m1上游坡坡率 m2下游坡坡率背水坡渗流出口比降计算渗流出口比降是校核背水坡渗流稳定的重要数据，坡面由于受渗透力作用产生的局部破坏，极易危及下游坡的整体安全，在设计中应该充分重视。下游渗
