排洪沟工程设计说明

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3 排洪工程设计方案
开县是盆地东部地区的一部分，山体较多，中原和木桥小区背后（南侧）有一山体。

由于山体地形坡度大，积水时间短，洪水历时也不长，一到雨季，大量山洪水排泄而下，水流急，流势猛，且水流中还夹带着砂石等杂质，冲刷力大，容易使山脚下小区受到破坏而造成严重损失。

为了尽量减少洪水造成的危害，保护山脚下居民的生命财产安全，必须要认真做好防洪规划，拟在山坡上新建一条排洪沟，拦截山洪，将山洪引出居住区，排入附近水体中。

3.1 设计原则
（1）排洪工程的设计应充分考虑小区旁边山洪现状，切实解决山洪对小区造成的危害和隐患。

（2）排洪工程的设计应与原有的DN1200市政水泥涵管结合起来，使山洪能够顺利流入市政管道。

（3）为减小对市政管道的堵塞，应考虑设置沉砂设施。

3.2 设计依据：
1、《城市防洪工程设计规》(CJJ50-92)
2、《城市防洪标准》GB50201-94
3、《室外排水设计规》GB50014-2006；
4、《混凝土结构设计规》GB50010-2002；
5、《公路桥涵设计通用规》JTG D60-2004；
6、《市政排水管渠工程质量检验评定标准》CJJ3-90
7、《砌体结构设计规》（GB5003-2001）
8、《砼结构设计规》（GB50010 -2002）
9、实测地形图。

3.3 排洪沟设计要点
（1）排洪沟应尽量利用原有山洪沟，必要时可作适当整修
原有山洪沟是山洪若干年来冲刷形成的，其形状、底板都比较稳定，因此应尽量利用原有的天然沟道作排洪沟。

当利用原有沟不能满足设计要求而的水
力条
用地形坡
建筑密度
淤情况等增加，以防设在转弯效果很好。

陡槽页称急流槽，纵坡一般为20%～60%，多采用片石、块石或条石砌筑，也有采用钢筋混凝土浇筑的。

陡槽终端应设消力设备。

（5）排洪沟的断面形式
排洪明渠的断面形式常用矩形或梯形断面，最小断面B×H=0.4m×0.4m排洪沟的材料及加固形式应根据沟最大流速、当地地形及地质条件、当地材料供应情况确定。

（6）排洪沟的设计流速
为了防止山洪冲刷，应按流速的大小选用不同材质的沟底沟壁。

明渠最小按下
表规
根据不同
3.4 排洪沟设计计算
3.4.1 设计防洪标准
在进行防洪工程设计时，首先要确定洪峰设计流量，然后根据该流量拟定工程规模。

为了准确、合理地拟定某项工程规模，需要根据该工程的性质、围以及重要性等因素，选定某一频率作为计算洪峰流量的标准，称为防洪设计标准。

实际工作中一般常用重现期衡量设计标准的高低，即重现期越大，则设计标准越高，工程规模也就越大；反之，设计标准低，工程规
3-3。

取25年，
积没有实假定暴般只有几，急流快。

目前我国设计洪峰流量的计算主要有三种方法：洪水调查法、推理公式法及经验公式法。

本设计采用经验公式法计算洪峰流量。

常用的经验公式计算方法有：一般地区性经验公式、公路科学研究所经验公式、第二铁路等值线法、第三铁路计算方法。

本设计采用公路科学研究所经验公式:
(3-1)
式中：Q——设计洪峰流量（m3/s）;
F——流域面积（km2）;
K——径流模数，按表3-1采用;
n——面积参数，当F<1km2时，n=1；当1<F<10km2,按表3-2取
值。

表3-1 径流模数K
值
重现期
（a）
地区
华北东北东南沿海西南华中黄土高原
2 8.1 8.0 11.0 9.0 10.0 5.5
5 13.0 11.5 15.0 12.0 14.0 6.0
10 16.5 13.5 18.0 14.0 17.0 7.5
15 18.0 14.6 19.5 14.5 18.0 7.7
25 19.5 15.8 22.0 16.0 19.6 8.5
注：重现期50a时，可用25a的K值乘以1.20。

表3-2 面积参数n值
地区华北东北东南沿海西南华中黄土高原
n 0.75 0.85 0.75 0.85 0.75 0.80
注：当F<1km2时,n=1，其中新疆、及西北部分地区，以及省，南海诸岛，由于缺乏资料，K值及n值待补。

本工程位于开县，属于西南地区，且汇水面积小于1 km2，重现期设计为25年，因此径流模数K=16，面积参数n=1。

中原小区A线排洪沟的汇水面积为50000m2，设计洪峰流量
木桥小区B线排洪沟的汇水面积为45000m2，设计洪峰流量
3.4.3 排洪沟水力计算
排洪沟水力计算基本公式：
（1）流量公式：
Q=A×V（3-2）（2）管道流速计算：
（3-3）式中：V——流速（m/s）；
R——水力半径（m）；
i——水力坡度；
n——粗糙系数。

将公式（3-3）代入（3-2），得：
（3-4）
（3-5）式中：A——过水断面面积（m2），其他参数意义同前。

公式中的过水断面A和湿周χ的求法为：
对于梯形断面：
（3-6）
（3-7）式中：h—水深（m）;
B—底宽（m）；
m—沟侧边坡水平宽度与深度之比；
n—沟壁粗糙系数。

矩形断面：
A=B h（3-8）
（3-9）
本设计排洪沟主要截留小区旁边山上的雨洪，并最终收集后排入市政排洪管道中。

排洪沟依山上的地势而建，排洪沟表面与坡面相平，由于山体坡度较大，因此采用钢筋混凝土的结构，同时采用稳定性好的梯形截面。

A线排洪沟计算：
设定梯形明渠的底宽为1m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.7m，超高取0.3m，则达到设计水深时的过水断面面积和湿周分别为：
（3-6）
（3-7）水力半径
山坡上的雨洪沿线收集后汇入山脚段排洪沟，经沉砂池沉淀后排入市政主管，因此山脚段排洪沟的最大流量即为洪峰流量。

该山坡的坡脚处地势最缓，则该段排洪沟的坡度最小，坡度为0.023，钢筋混凝土明渠的粗糙系数为0.014，则该段排洪沟的最大输送能力为：
（3-5）可以看出，采用该断面尺寸的排洪沟完全可以满足最大洪峰时的排水量需要，考虑长期运行会有大量泥沙沉积而使排洪沟有效断面变小等因素，采用底宽为1m，边坡1：m=1：0.5，有效水深H=0.7m，超高0.3m的钢筋混凝土梯形明渠是合适的。

由于山脚段地势最缓，排洪沟的设计坡度最小，需要输送的洪水量最大，而其他段的设计坡度更大，需要输送的洪水量更小，因此在其他段采用该断面尺寸的排洪沟也是完全可以满足要求的。

因此，A线排洪沟的设计尺寸为：底宽1m，边坡1：0.5，有效水深0.7m，超高0.3m，采用钢筋混凝土结构。

B线排洪沟的洪峰流量，小于A线排洪沟的洪峰流量，而且B线排洪沟的坡度比A排洪沟的坡度更大，因此设计采用与A线排洪沟相同的尺寸和结构。

3.5沉砂池设计：
沉砂池主要用于去除相对密度2、65、粒径0.2mm以上的砂粒，在本工程中主要去除随山洪带来的泥砂，将其沉淀下来之后再排入市政管道，避免堵塞市政管道，同时对于山上的雨洪进行一定的缓冲，起到消能的作用。

沉砂池的进水端与排洪沟连接，出水端采用DN1200钢筋混凝土管，并最终与原市政DN1200水泥涵管对接。

沉砂池的形式，按池水流方向的不同，可分为平流式、竖流式和旋流式三种；按池型可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流式沉砂池。

平流式沉砂池是常用的形式，水在池沿水平方向流动，具有构造简单、截留无机颗粒效果较好的优点。

本设计拟采用平流式沉砂池。

由于该沉砂池处理的是山上的雨洪，砂量较大，且随雨天间歇运行，因此只需要待砂斗装满，不定期排砂即可。

本设计采用吸砂泵不定期进行排砂，吸砂泵不置于现场，需要时运至现场使用即可。

平流式沉砂池的设计规为：
1、最大流速为0.3m/s;
2、最大流量时停留时间不小于30s，一般采用30~60s。

A线沉砂池计算：
1、长度：设计采用最大流速为0.2 m/s，最大流量时停留时间为40s，则
L=vt=0.240=8m
2、断面尺寸：A=Q/v=0.8/0.2=4m2，设宽度为4m，则水深为1m，砂斗的
高度设为1m，考虑到管道连接及超高，设计沉砂池总高度为3m。

则A线沉砂池的净尺寸为长×宽×高= 8m×4m×3m，采用钢筋混凝土结构。

考虑到吸砂泵能更好的清除泥砂，在沉砂池的底部设砂斗，砂斗的高度为1m，下底尺寸为1m×1m，上口尺寸为4m×4m，倾角为43度。

B线排洪沟的洪峰流量为0.72m3/s，接近A线洪峰流量，因此采用相同尺寸和结构的沉砂池。

3.6 结构设计。