堤防加固工程防洪評價(jià)計(jì)算

1、堤防加固工程防洪評價(jià)計(jì)算1.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)洋湖垸保護(hù)面積12.52km2，保護(hù)人口約1.6萬人，規(guī)劃 前屬長沙市城市防洪工程非主城區(qū)河西片區(qū)，原防洪標(biāo)準(zhǔn)為 30 年一遇。根據(jù)國務(wù)院已經(jīng)審批的長沙市城市總體規(guī)劃 (2001-2020)(國涵【 2003】117號(hào)， 2003 年十一月十日) 的內(nèi)容，長沙市城市防洪工程設(shè)為一等，主城區(qū)、河西新城 防洪標(biāo)準(zhǔn)為 200 年一遇洪水；撈霞組團(tuán)、撈湖垸、東岸垸、 朝正垸、團(tuán)結(jié)垸、高沙垸、合豐垸、侯照垸、解放垸、南托 垸、洋湖垸、聯(lián)合垸等為 100 年一遇洪水，其余為 50 年一 遇洪水。二 00 八年七月，洋湖垸劃入長沙市先導(dǎo)區(qū)范圍， 30 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)已

2、遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足區(qū)域發(fā)展要求， 因此根據(jù) 長沙市城市總體規(guī)劃 ( 200 1 -2020)及其區(qū)域性質(zhì)的改變， 設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，其工程等級為I等，建筑物級別為I級。1.2 設(shè)計(jì)洪水分析計(jì)算1.2.1 設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算長沙市城市防洪工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告中提出了湘江長 沙站的設(shè)計(jì)洪水成果，設(shè)計(jì)洪水成果直接采用長沙站的設(shè)計(jì) 洪水成果，成果見表 1.2.1-1 。湘江干流設(shè)計(jì)洪水成果表表 單位：m3/s站名QCvCs/CvP%采用方案0.5123.335102620246022802150204018402.5采用加入歷史13000.3000000長洪水0122570242022502130202

3、01830000000253023802210209019801790沙2.5不加入歷12800.3000000史洪水002248023402190206019701790000000122工程斷面設(shè)計(jì)洪水水面線計(jì)算瀟湘大道景觀道南延線堤防工程堤防設(shè)計(jì)洪水位是根據(jù)長沙市城市防洪工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告成果確定的。故本次防洪評價(jià)階段就直接采用長沙市城市防洪工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告中湘江長沙段各種頻率下設(shè)計(jì)洪水位的計(jì)算成果見表，瀟湘大道景觀道南延線堤防工程段的設(shè)計(jì)洪水水面線和防洪大堤設(shè)計(jì)堤頂高程成果見表。斷面號(hào)地點(diǎn)間距（m）累距（km）水面咼程（m）0.50%1%2%3.33%5%10%38.37.37.36.3

4、6.36.28五一大橋026652391590738.37.37.36.36.36.296200.6234692795631338.37.37.36.36.30桃子湖9101.5336743237681738.37.37.37.36.36.31長沙（三）站6402.1739773503712138.37.37.37.36.36.32橘子洲頭12303.44483408762538.37.37.37.36.36.33火車南站15701.975194715833238.37.37.37.36.36.34猴子石壩址17706.746995624913935電排站24709.2138.38.37.37

5、.37.36.716634014938.38.37.37.37.36.36原大托堤委會(huì)251011.72827644157蓮坪大道（工程起38.38.37.37.37.36.37點(diǎn)）34012.0681237745115838.38.37.37.37.36.38中心電排站189013.95883784521865太平礦石粉廠（工38.38.37.37.37.36.39程終點(diǎn)）247016.4297469361277339.38.38.37.37.36.40水閘207018.490658027358139.38.38.37.37.36.41293021.4217714814692斷面序斷面編地點(diǎn)

6、累距設(shè)計(jì)水位設(shè)計(jì)堤T 丄 CCC /T 壬口no oqon no1CSU1PQnoI+UUU （丄程toionnonn38.2339.23on "2CSU2IU+2UU2UUA ha38.24oo or?39.24onACSU3IU+4UUTA+RAA4UURHA38.26QQ 9739.26QQ 974cCSU4IU+OUU1"C 丄 QCC6UU38.2 7OQ CC39.27on ccoCS05cucaIU+8UUTd a nnn8UU38.29aa ac39.29ac QH6-7CSU6C OC"7ll+UUU-r i onn1UUUa oha38.3Un

7、o on39.3Uon qo7OCSU7I1+2UU.12UULd-/i aa38.32QQ QQ39.32aCSU8C GCCI1+4UUTV 1 CCC14UU,A ccc38.33O O O f"39.33r c O C.9A fCSU9O 4 AT1+6UU-rx 丄acc16UU 14 Qca38.3539.35on aa10A ACS1UO 4 4I1+8UU"TC 丄 CCC18UUO AAA38.36OO O"739.36on o7114 OCS11I2+UUU，TO-tOAA2UUU3o.37QQ QQ39.37q c a Q12CS12I2+2

8、UU22UU,o A CC38.3839.38c c c cCS13T2+4UU24UU 1cccc38.39o O 4 A39.39CC A A14CS14C O A廠T2+6UU26UUC C CC38.4UC C A C39.4UC C A Cd CCS15T2+8UU.-10 i A A A28UUo A AA38.40O OA A39.4UCS163+uuu-3UUU小亠亠38.4139.4117A OCS17O 4 OI3+2UUTO 1 /CC32UU 1O A CC38.42O O A O39.4218CS18I3+4UU34UUc a c c38.42C C A C39.42

9、c c a rCS19I3+6UU36UUUoocc38.43O Q39.4320CS2UI3+8UU38UU38.4439.4421CS21I4+UUU4UUU '38.44C C A L39.4422CS22I4+2UU42UU38.4539.4520CS23I4+38U （丄程 438U38.4639.461.3壅水分析計(jì)算過水?dāng)嗝婷娣e變化情況根據(jù)瀟湘大道景觀道南延線堤防工程可行性研究報(bào)告以及該工程河段實(shí)測大斷面資料進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得出本堤岸工程實(shí)施前后河段內(nèi)在設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)頻率（100年一遇）下河道行洪斷面面積變化情況見表 ，工程位置設(shè)計(jì)典型斷面圖見典型斷面設(shè)計(jì)圖。從表 1.3.1

10、-1 的面積變化情況計(jì)算表可以看出， 瀟湘大道 景觀道南延線堤防工程實(shí)施后，部分地段增大了河道行洪面 積，部分地段縮小了河道行洪面積。工程增加河道最大面積 為 1.88m2（ CS05 的 T0+800 斷面），占河道面積的 0.012， 占用河道行洪的最大面積為33.08m2（CS22的T4+200斷面），占河道面積的 0.21。斷面地點(diǎn)累設(shè)計(jì)水工程建設(shè)工程建設(shè)過水面百分編號(hào)距位前面積后面積積變化比（ %CS0T+000 （工038.2315295.5015295.500.000.000CS0T0+200200,38.2415405.8815401.331.550.010CS0T0+4004

11、0038.2615516.2615511.551.710.011CS0T0+600600 ,38.2715626.6315623.033.600.023CS0T0+80080038.2915737.0115738.89-1.88-0.012CS0T1+00010038.3015847.3915823.7923.600.149CS0T1+20012038.3215957.7715957.770.000.000CS0T1+40014038.3316068.1416052.2915.850.099CS0T1+60016038.3516178.5216170.148.380.052CS1T1+8001

12、8038.3616288.9216283 265.660.035CS1T2+00020038.3716245.9516225.6420.310.125CS1T2+20022038.3816202.9816180.5122.470.139CS1T2+40024038.3916160.0116128.5331.480.195CS1T2+60026038.4016117.0416108.328.720.054CS1T2+80028038.4016071.0816065.768.320.052CS1T3+00030038.4116031.1116016.9711.140.088CS1T3+200320

13、38 4215988 1415988 140 000 000CS1T3+40034038 4215945 1715932 6912 480 078CS1T3+60036038.4315902 2015888 0111.190 089CS2T3+80038038 4415859 2315859 230 000 000CS2T4+00040038.4415816.2615790.8225.440.161CS2T4+20042038 4515773 2915740 2133 080 210CS2T4+380（工43838.46r w f f O. w15731.601 U r 耳U.Z 115712

14、.9621.64U 厶 1 U0.1383 程終點(diǎn)）0備注：過水面積變化值為負(fù)值表示增大河道行洪面積。1.3.2 水位壅高計(jì)算瀟湘大道景觀道南延線堤防工程水位壅高計(jì)算采用水 面曲線法 (HEC-RAS) 。根據(jù)水面曲線法計(jì)算方法和原理，在堤岸工程河段共選 擇了 23 個(gè)水文分析和防洪評價(jià)分析計(jì)算斷面。采用水面線計(jì)算方法及程序進(jìn)行 100 年一遇設(shè)計(jì)頻率洪 水下瀟湘大道景觀道南延線堤防工程前后的水面線計(jì)算，從 而求得堤岸工程實(shí)施后在設(shè)計(jì)頻率的綜合水面線及壅高值， 計(jì)算成果見表 。從工程前后設(shè)計(jì)水面線及壅高值計(jì)算成果表可以看出： 在 1% 設(shè)計(jì)頻率洪水下，瀟湘大道景觀道南延線堤防工程實(shí) 施后最大壅

15、高值為 0.0086，壅高最大值在 CS22 斷面處。工 程的建設(shè)，對上游河段水位有不同程度的壅高。利用水面曲 線法計(jì)算阻水壅水高時(shí)，以 0.001 作為“尖滅”條件求得壅 水長度，壅高影響位置在工程終點(diǎn)斷面上游約 500m 處。斷面編號(hào)地點(diǎn)累距工程前設(shè)計(jì)水位（P=1.0%）工程后設(shè)計(jì)水位（P=1.0%）壅咼值CS01T+000 （工程38.2338.23000.0000CS02T0+20020038.2438.24130.0013CS03T0+40040038.2638.26140.0014CS04T0+60060038.2738.27180.0018CS05T0+80080038.2938

16、.2884-0.001CS06T1+00010038.3038.30670.0067CS07T1+20012038.3238.32000.0000CS08T1+40014038 3338 33530 0053CS09T1+60016038 3538 35400 0040CS10T1+80018038 3638 36350 0035CS11T2+00020038.3738.37630.0063CS12T2+20022038383838680.0068CS13T2+40024038 3938 39850 0085CS14T2+60026038.4038.40400.0040CS15T2+80028

17、038 4038 40370 0037CS16T3+00030038 4138 41540 0054CS17T3+20032038 4238 42000 0000CS18T3+40034038 4238 42500 0050CS19T3+60036038 4338 43540 0054CS20T3+80038038 4438 44000 0000CS21T4+00040038 4438 44820 0082CS22T4+20042038 4538 45860 0086CS23T4+380 （工43838.4638.46640.0064CS2445838.4738.47360.0036CS254

18、7838.4838.48120.0012CS26498038.4938.49080.0008133工程河段沖刷分析計(jì)算本次評價(jià)主要進(jìn)行邊坡沖刷計(jì)算，邊坡沖刷計(jì)算采用堤 防工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50286 98）中堤岸沖刷深度計(jì)算公式 進(jìn)行沖刷深度計(jì)算。nhB hp1（ 1.3-1）V允式中：hB局部沖刷深度（m），從水面起算；hp沖刷處的水深（m），以近似設(shè)計(jì)水位最大深度代替；Vcp 平均流速（m/s）;V允一一河床面上允許不沖流速（m/s）；n與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，一般取n=0.25。根據(jù)瀟湘大道景觀道南延線堤防工程設(shè)計(jì)洪水下的有 關(guān)水文特征值和湘江河道資料，考慮在湘江出現(xiàn)中等洪水水 位

19、而洞庭湖水位較低的情況下（按10年一遇洪水計(jì)算，Q=18400m3/S ）出現(xiàn)造床流量時(shí)沖刷比較急劇，根據(jù)湘江長 沙段水位流量關(guān)系，用上述計(jì)算公式求得工程段最大邊坡沖刷深度為 0.42m。1.3.4 堤身滲流及堤坡穩(wěn)定計(jì)算長沙市水利水電勘測設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)階段對瀟湘大道景觀道南延線堤防工程河段堤防進(jìn)行了滲流及堤坡穩(wěn)定計(jì)算。1）計(jì)算斷面選取根據(jù)地質(zhì)勘探和現(xiàn)場調(diào)查情況，按堤身與堤基條件，結(jié) 合地形差異，出險(xiǎn)情況等因素，選取樁號(hào)T0+440 、T2+200 、T4+200 共三個(gè)斷面進(jìn)行滲流和堤坡穩(wěn)定計(jì)算。2）浸潤線計(jì)算根據(jù) GB50286-98 規(guī)范要求，結(jié)合瀟湘大道景觀道南延 線堤防工程實(shí)際情況，選

20、取下列水位組合：臨水側(cè)為設(shè)計(jì)洪 水位，背水側(cè)為垸內(nèi)地面高程。洪水降落對臨水側(cè)堤坡穩(wěn)定最不利的情況。 因堤身與堤基上的滲透系數(shù)不超過 100 倍，故按透水地 基進(jìn)行計(jì)算。透水地基土堤滲流量計(jì)算，須先計(jì)算相同條件 下的不透水地基土堤滲流量。計(jì)算公式如下：不透水地基均質(zhì)土堤滲流計(jì)算公式ho H 2m 20.52( L i m 2 h o )m 2 H 2 2( m 20.5)式中：qo 單位寬度滲流量（m3/sm）;K堤身滲透系數(shù)（m/s）;H1上游水位（m）;H2下游水位（m）;ho 下游出逸點(diǎn)高度（m）；m1上游坡坡率；m2下游坡坡率；堤身浸潤線計(jì)算成果見表。背水坡滲流出口比降計(jì)算，因堤基表層土

21、均勻滲透系數(shù) 較小的粘土，粉質(zhì)粘土或粉土，故米用不透水地基公式進(jìn)行 計(jì)算，具體公式如下：滲出點(diǎn)公式采用：J 1堤內(nèi)坡與地面交點(diǎn)公式采用：m2沿地基段公式采用:jHrz? _L m2H10.88T?x式中：X 計(jì)算點(diǎn)距下游坡腳的距離(m)堤身滲流計(jì)算成果表表 地點(diǎn)斷面樁號(hào)滲透系數(shù)(cm/s)堤 基 厚 度(m)堤坡比水位(m)坡腳處承 壓水 頭(m)出逸高度(m)堤身堤內(nèi)外上游下游斷面12T2+2007.7 X0-67.3 10-65.01:3.01:3.038.3830.823.280.417斷面22T4+2007.7 X0-67.3 10-69.31:3.01:3.038.4531.722.

22、820.376經(jīng)計(jì)算，除堤內(nèi)坡與地面交點(diǎn)附近出口比降趨于無窮大外，其它各點(diǎn)最大出口比降不超過0.42。3) 堤坡穩(wěn)定計(jì)算a計(jì)算工況內(nèi)坡抗滑穩(wěn)定：取臨水側(cè)為設(shè)計(jì)洪水位，背水側(cè)無水的情況進(jìn)行計(jì)算；外坡抗滑穩(wěn)定：取臨水側(cè)水位聚降至1/3堤高時(shí)對應(yīng)水位，背水側(cè)無水的情況進(jìn)行計(jì)算b、計(jì)算方法：采用理正分析軟件中滲流和邊坡穩(wěn)定程 序進(jìn)行計(jì)算。c、計(jì)算成果：堤防及泵站堤段內(nèi)外邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果見表 -2、表 。堤身邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果表（內(nèi)坡）表 斷面特征值物理力學(xué)指標(biāo)滑弧地點(diǎn)斷面堤頂內(nèi)坡樁號(hào)高程腳高外坡堤頂外平內(nèi)腳高寬度臺(tái)寬坡(m)程(m程(m(m)(m)比C聞 m ( 丫 心 g7(a cXKP/c) 外 坡

23、 比內(nèi)坡滑動(dòng)X坐Y坐安全 半徑標(biāo)（m標(biāo)（m（m）斷面T0+44030.822.7501:31:318.5 10101.95 14 1803斷面T2+20021:31:318.5 1C101.95 14 1812斷面T4+20021:31:318.5 10101.95 182217.2922堤身邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果表（外坡）表 斷面斷面特征值物理力學(xué)指標(biāo)最危險(xiǎn)滑弧外坡地點(diǎn)斷面03斷面12斷面22(m程 (n程(mT0+39.440258(m)(m).1350T2+220050T4+2200501:31:31:3半徑示（m標(biāo)（m系數(shù)比(g/cr1:31:31:318.5 1018.5 1018.5 1

24、0(g/c (Kpa(m) Kpa) m3)1010101.95 14 1815.29.901.521.711.95 14 1815.31.251.425.881.95 18 2230.15.711.425.29注：垸內(nèi)高程較高的堤段只進(jìn)行外坡的邊坡穩(wěn)定計(jì)算。垸內(nèi)高程較低的堤段內(nèi)、外坡均需進(jìn)行邊坡穩(wěn)定計(jì)算。根據(jù)堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范GB50286-98規(guī)定：一級堤防抗滑安全系數(shù)正常運(yùn)用條件取 1.30，非正常運(yùn)用條件取 1.20o從上表穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果可以看出，在各種工況下， 堤防內(nèi)外邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)在1.481.67范圍之間，各段大堤邊坡穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求。堤基防滲計(jì)算1）地層巖性：本段堤防的主要地層為雜填土1、素填土2、沖填土3、粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì) 粘土、圓礫、粘土1、粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖 等巖層。2) 滲透系數(shù)：雜填土 i為1.0 XO-5 (m/s)、素填土2 為7.7 >10