诸城市涓河综合治理工程设计方案

隋海刚王进范术英

中图分类号：TU2 文献标识码： A 文章编号：

摘要：工程完成后，增加了河道的蓄水能力，能够更好的向三里庄水库调水，满足诸城市城市用水需求；而且对涵养水源、保持水土、美化两岸环境，提升两岸土地开发价值起着重要作用。

关键词：诸城市涓河治理，防洪效益 重要作用

Abstract: after the project is finished, increased channel capacity, better to Three Mile reservoir water diversion, to meet the city city water demand; and on the water conservation, soil and water conservation, the environment beautification, improve cross-strait land development value plays an important role in.

Key words: city brook river, flood control benefit important role

1、综合说明

1.1工程概况

诸城市位于山东省东南部，泰沂山脉与胶潍平原的交界处，东临海滨名城青岛，南靠新兴港口城市日照，北依世界风筝都潍坊，西接沂蒙山脉。全市总面积2183平方公里，辖13处乡镇（街道），1337个行政村，总人口107万人。

涓河流域属大陆性季风区半湿润气候，四季分明，光照充足，气候宜人。年平均温度12.4℃，极端最高气温39.0℃，极端最低气温-19.7℃。受季风影响，全年降水主要集中在汛期（6~9月），晚秋和冬春干旱少雨。

1.2流域洪水计算

根据流域的实际情况，本工程设计采用暴雨资料推求设计洪水，涓河二十年一遇设计洪峰流量为1307m³/s。

1.3工程地质

涓河流域地表岩性基本有两大类型。

（1）南部山丘区主要是太古界胶东群坪上组的钾长片麻岩、片岩、变粒岩等。

（2）其余地区大部分为第四纪更新系的冲积、坡积层。另外尚有少量玄武岩、岩脉、矿脉及燕山晚期侵入的次火山岩、中粒花岗岩闪长玢岩等。

地基岩土的构成表层为素填土，以下为第四季全新世粗砂，下伏基岩为白垩纪泥岩、强风化砂质泥岩和中风化泥质砂岩，地下水埋藏浅。

2、建设的必要性

涓河干流已有防洪工程长度不足，堤顶高程不足，遇较大洪水就有绝口溃堤的危险；下游控导工程不完善，河势多变，尚未得到有效控制，常形成畸形河湾，主流直冲堤防，严重危及堤防安全。此外，涓河下游由于防洪设施严重不足，部分堤防保护区自然排水条件逐步丧失，现有排水沟淤积严重，排水工程设施损坏，老化失修，排水能力不足，遇特大暴雨容易酿成灾害。

因此，必须对涓河进行治理，以使其防洪能力达到二十年一遇的标准。

3、工程任务和规模

涓河治理工程具有防洪和灌溉等综合任务，本工程以防洪任务为主，兼顾其他各项综合需要。

按照二十年一遇的防洪标准，对河道进行清淤扩挖，已有堤防进行加高培厚及险工段的护砌。河道采用梯形复式断面，根据防汛及管理的要求，同时结合当地路网的规划以及河道扩挖产生的余土较多，本次设计将堤顶设计宽度确定为10米。河道平均宽度196.5米，主河槽边坡1:3.0，大堤内外坡为1:2.0，结合河道现状及该区域的蓄水规划，在河槽两侧均设一戗台，戗台宽度不小于10米，高程为现状蓄水位加0.8米超高。

4、工程布置及建筑物

4.1、 设计依据

本工程等别为Ⅳ等，工程规模小（1）型，堤防工程为4级。防洪标准为20年一遇。

4.2、工程布置

河道轴线选取原河道轴线，大堤轴线以现有大堤轴线为主，部分河段可结合以堤代路的要求按照实际需要调整轴线。本次治理段范围为自桃北路南500米至入潍河口，轴线长度12.074km。

4.3防洪标准及河道纵、横断面

根据河道堤防情况及主要对象的重要性程度，经技术经济比较，确定河道的防洪标准为20年一遇设计流量为1307m³/s。

河道设计轴线采用原河道轴线，在原有河道的基础上进行整治。河道比降基本保持不变，对河道进行扩挖。主河槽按设计底宽进行扩挖，两岸按防洪要求建设防洪堤防。根据防汛及管理的要求，同时结合当地路网的规划以及河道扩挖产生的余土较多，本次设计将堤顶设计宽度确定为10米。为了增加堤岸稳定，结合蓄水景观的要求，横断面采用梯形复式断面，左右岸内侧各设一戗台。根据复式断面的形式和开挖深度选取河道开挖主河槽边坡为1:3.0，堤防内外坡比均为1:2.0，戗台宽度不小于10米。

另外，考虑涓河靠近诸城市区，结合城市发展的需要，未来涓河将提高标准，为满足提高标准后的要求，在本次治理的基础上，在涓河两岸设一定范围的规划预留区，为涓河的高标准治理留足必要的空间。

4.4堤顶高程

1、波浪爬高

A、平均波高和平均波周期

波浪的平均波高和平均波周期采用莆田公式（公式2-8～公式2-9）计算:

…………公式2-8 Tm=4.438hm0.5……………………………………………公式2-9

式中:hm:平均波高m；

Tm:平均波周期s；

W:计算风速，取 13.6m/s；

D:风区长度

Hm:水域平均水深；

g:重力加速度，取值9.81m/s2

B、平均波长按公式2-10计算:

………………………………………公式2-10

式中:Lm:平均波长m；

H:坝迎水面前水深m；

g:重力加速度，取值9.81m/s2

Tm:平均波周期s；

C、平均波浪爬高按公式2-11计算:

…………………………公式2－11

式中:Rm:平均波浪爬高，m；

m:单坡的坡度系数，若坡角为α，即等于cotα；

KΔ:斜坡的糙率渗透性系数；

Kw:经验系数；

hm:平均波高；

Lm:平均波长m；

D、波浪爬高

根据《碾压式土石坝设计规范》(SL272-2001)的规定，4、5级坝的波浪爬高采用累积频率为5%的爬高值R5%。累积频率为5%的爬高值R5%与平均爬高的比值R5%/Rm可根据平均波高与坝迎水面前水深的比值hm/H和累积频率5%查表求得。

2、堤顶超高

Y=R+e+A

式中Y:堤顶超高；

R:设计波浪爬高，m；

E:设计风雍增水高度，m；

A:安全加高，m。

3、堤顶高程的确定

为河道20年一遇设计洪水位+堤顶超高

经计算:安全超高0.6m，雍水高度0m，波浪爬高0.34m；堤顶超高0.94m，本次设计取堤顶超高1.0m。本工程等别为Ⅳ等，工程规模小（1）型，堤防工程为4级。涓河二十年一遇设计洪峰流量为1307m³/s。

4.5、堤防设计

（一）堤型设计

本着“因地制宜、就地取材、经济实用、便于施工，满足防汛和管理要求”的原则，本工程堤身结构采用斜坡式均质土堤。

（二）堤身设计

根据防汛及管理的要求，堤顶宽度为8米，同时结合当地路网的规划以及河道扩挖产生的余土较多，本次设计将堤顶设计宽度确定为10米，工程投资只计堤顶为8米的部分，其余由当地政府投资实施。为了增加堤岸稳定，结合蓄水景观的要求，横断面采用梯形复式断面，左右岸内侧各设一戗台。根据复式断面的形式和开挖深度选取河道开挖主河槽边坡为1:3.0，堤防内外坡比均为1:2.0，戗台宽度不小于10米。

1、稳定计算

（1）断面选取

本次计算选取一典型断面进行堤防稳定计算，断面尺寸如下图所示:

（2）渗流计算

本次计算根据《堤防工程规范》（GB50286-98）附录E3.1及E3.2中的透水堤基均质土堤渗流计算方法，利用水利计算软件计算得:

q=2.2m3/s；

h0=0.18m。

根据附录E5.3中的透水堤基坡面渗流比降计算公式计算出逸坡降为0.29，满足规范要求。

（3）、抗滑稳定计算

计算采用《堤防工程规范》附录F正常运用条件和非常运用条件下的抗滑稳定安全系数计算公式，利用水利计算软件计算结果为:

正常运用条件:K=2.39>1.15；

非常运用条件:K=1.8>1.05。

堤岸的抗滑稳定系数高于4级堤防工程的安全系数的最小值，符合规范抗滑要求，堤身是稳定的。

2、筑堤材料及填筑标准

本工程为斜坡式均质土堤，根据《堤防工程设计规范》要求，土料宜选用亚粘土填筑土料，粘粒含量控制在15～30%之间，塑性指数为10～20，且不含植物根茎、砖瓦垃圾等杂志；填筑土料的压实度不小于0.9，填筑土料含水率与最优含水率的允许偏差为±3%。

4.6、河岸护砌及险工加固

结合险工及生态的需要，拟对部分主河槽岸坡进行护砌，护坡段为大村闸至人民路段（桩号0+000～2+412）和吕标闸下游左岸500米。采用200厚干砌方块石护坡，下铺100厚碎石垫层，具体设计见险工护岸断面图。护坡每15米设一伸缩缝，交错布置，缝宽20mm，EVA橡塑板填缝。

护坡厚度计算:

本次河岸护砌采用干砌方块石护坡，根据《堤防设计规范》附录D中的相关规定确定在波浪作用下的护面厚度。计算公式如下:

其中:K1——系数，取0.225；

rb——块石的重度（KN/m3）；

r——水的重度（KN/m3）；

H——计算波高（m）；

L——波长（m）；

m——斜坡坡率，m=ctgα,α为斜坡坡角（度）。

经计算得t=0.16m，本次设计护面厚度200mm可以满足实际需求。

5、工程投资

本工程静态工程总投资2936万元。

6、效益分析

涓河治理工程的建设，提高了城市防洪标准，增加了涓河河道的行洪能力，保护了两岸的国家财产和人民生命财产的安全，工程完建后的社会效益和经济效益是显著的。

6.1防洪效益

涓河治理工程完成后，减少两岸及下游受灾面积，防洪效益显著。项目的多年平均防洪效益为由治理前后减少的洪水灾害损失之差，防洪标准由不足十年一遇提高到20年一遇，可保护耕地5万亩，年减少粮食总损失量达250万公斤，按每公斤1.8元计算可减少年损失产值450万元。

6.2社会效益

工程完成后，能够更好地保护胶新铁路、青兰高速公路、央赣路及诸城市城区的防洪安全，保护沿岸4.6万人的人民生命财产安全，保证两岸经济的安全和正常生产。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。