治河防洪工程课程设计-勐养河勐养段堤防工程的设计-my44断面6.24

治河防洪工程课程设计-勐养河勐养段堤防工程的设计-my44断面6.24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 (1)2 确定工程断面形式 (1)3 进行堤身结构设计 (2)3.1堤顶高程 (2)3.1.1设计洪水位的确定 (2)3.1.2堤顶超高的确定 (2)3.1.2.1风浪要素 (2)3.1.2.2设计波浪爬高的确定.. 33.1.2.3设计风壅增水高度的确定 (4)3.1.2.4安全加高的确定 (5)3.2 堤顶宽度 (5)3.3 堤身结构布置及尺寸设计 (5)4 堤身稳定性验算 (6)4.1防冲计算 (6)4.1.1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74. 2渗透稳定计算 (8)4.2.1不透水堤基均质土堤渗流计算 84.2.2双层地基渗流计算(背水侧等厚无限长透水地基渗流计算) (10)4.3抗滑稳定计算 (11)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》(GB50201—94)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Ⅳ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》(GB50286—98)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堤顶超高确定。

3.1.1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2.103m3.1.2堤顶超高的确定3.1.2.1风浪要素(1)波高计算式中：——平均波高——平均波周期——计算风速——风区长度——水域的平均水深——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14.5m计算。

F=14.5m由公式得：得平均波高0.02m再由公式得：得平均波周期0.63s(2)波长计算不规则波的波周期可采用平均波周期表示,按平均波周期计算的波长L可按下式计算:由公式得：L经试算为3.63m3.1.2.2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：——累积频率为p的波浪爬高——斜坡的糙率及渗透性系数——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——爬高累积频率换算系——斜坡坡率为斜坡坡角度——堤前波浪的平均波高——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与有关，此处,对应；爬高累积频率取10%时，爬高累积频率换算系数 ()综上，由公式得：3.1.2.3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:式中计算点额风壅水面高度(m)；——综合摩阻系数，可取——水域的平均水深(m)；——风向与垂直于堤轴线的法线的夹角(度)。

，14.5m，=9.81，d=2.1m 代入相关数值，0.0001m3.1.2.4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，堤顶高程应按设计洪水位或设计高潮位加堤顶超高确定。

3.2 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+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l0cm 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。

4.1.1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 ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=1n CP P B V V h h 允 （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：2.1m V V h h n CP P B 95.011456.4*1.2125.0=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=允4.1.2 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d gm Va tg h j p 30.122322-+⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆（2）其中： ph ∆—从河底算起的局部冲深(m)；α—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)。

α经图上测量，为o 16。

滩地河床，按下式计算：式中；o 16=α对应为1 代入数据计算：MY44断面，右岸m=1.5m tg d g m V a tg h j p 6.3100/1.0*3081.9*5.11456.4*2162330.12232222=-+⎪⎭⎫ ⎝⎛=-+⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆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，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》(GB50286—98)附录E。

4.2.1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式中：——单位宽度渗流量()——堤身渗透系数——上游水位——下游水位——下游出逸点高度——上游坡坡率——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。

下游渗流出口比降精确解计算极为复杂，下面提供的公式是以某些简单条件下的精确解和试验资料为依据，对所研究的问题作近似假定求得的实用解答。

不透水地基上均质土堤坡面渗流比降计算下游无水（时）：渗出点A点：堤坡与不透水面交点B点：式中——下游无水背水坡出口比降MY44断面左岸为护坡，无需进行渗流计算。

右岸堤顶部分堤外地面高程大于洪水位高程，故基本不存在堤身渗流问题(故亦不存在背水坡渗流出口比降计算问题)。

4.2.2双层地基渗流计算(背水侧等厚无限长透水地基渗流计算)地基中若表层土透水性较弱，下部透水性较强，两层的渗透系数之比大于100即可称为双层地基，双层地基在全国各地广泛存在。

背水侧无限长等厚双层地基(如图)，其弱透水层底板的承压水头可用以下公式计算：根据所给资料，地基土体表层残积粉质粘土渗透系数,下部冲击卵石。

由于MY44断面左岸为护坡，无需进行双层地基渗流计算；右岸土堤地基只有卵石层(，无粘土层，构不成双层地基的前提条件)，故无需进行双层地基渗流计算。

4.3抗滑稳定计算由于拟建防洪工程背水侧地势相对较高，与堤顶高差较小；同时施工期河道水位较低，部分河段基本断流，因此本次计算仅考虑设计洪水条件下临水侧的抗滑稳定。

采用瑞典圆弧法总应力法计算抗滑稳定系数，由于缺乏资料，计算时不考虑水的作用。

土堤堤坡稳定采用总应力法计算。

总应力法中，施工期抗滑稳定安全系数可按下式计算：式中：该处，冲积卵石：凝聚力计算时需注意区分卵石和回填土。