重慶工商大學(xué)排洪涵洞涉河建設(shè)方案及防洪評價報告（送審稿）重慶宏源勘測設(shè)計有限公司二〇一一年一月十四日重慶工商大學(xué)排洪涵洞涉河建設(shè)方案及防洪評價報告批準：審查：校核：設(shè)計：設(shè)計單位：重慶宏源勘測設(shè)計有限公司證書等級：乙級證書編號：A150003218目錄1概述...............................................................................................................11.1項目背景................................................................................................11.2評價依據(jù)................................................................................................11.3技術(shù)路線與工程內(nèi)容............................................................................22基本情況.......................................................................................................42.1建設(shè)項目概況........................................................................................42.2河道基本情況........................................................................................72.3現(xiàn)有水利工程及其它設(shè)施情況.............................................................93河道演變.....................................................................................................103.1河道歷史演變......................................................................................103.2河道近期演變......................................................................................104防洪評價計算..............................................................................................114.1水文分析計算......................................................................................114.2排洪涵洞過流能力計算......................................................................154.3涵洞進水口與支溝銜接段建議方案...................................................174.4河道行洪能力分析計算......................................................................194.5壅水分析計算......................................................................................225綜合評價......................................................................................................255.1對現(xiàn)有防洪標準、技術(shù)要求和管理要求的評價...............................255.2對河道行洪的影響評價......................................................................255.3對河勢的影響分析..............................................................................255.4對現(xiàn)有涉河工程、其他水利設(shè)施及第三方合法水事權(quán)益的影響分析...................................................................................................................265.5對水質(zhì)及環(huán)境的影響評價..................................................................266結(jié)論與建議..................................................................................................276.1結(jié)論.....................................................................................................276.2建議.....................................................................................................27附圖附圖1工程地理位置圖附圖2工程區(qū)流域水系圖附圖3白鶴水文站年平均流量頻率曲線附圖4白鶴水文站年最大洪峰流量頻率曲線附圖5重慶工商大學(xué)排洪涵洞平面布置圖附圖6工程河段一維計算大斷面布置圖附圖7斷面CS1水位—流量關(guān)系曲線附圖8-AP=0.5%時工程前、后回水縱斷面圖附圖8-BP=1.0%時工程前、后回水縱斷面圖附圖8-CP=2.0%時工程前、后回水縱斷面圖附圖9-A工程建設(shè)前大斷面圖附圖9-B工程建設(shè)后大斷面圖重慶工商大學(xué)排洪涵洞涉河建設(shè)方案與防洪評價報告1概述1.1項目背景重慶工商大學(xué)是一所以經(jīng)濟學(xué)、管理學(xué)、文學(xué)學(xué)科為主，經(jīng)濟學(xué)、管理學(xué)、文學(xué)、工學(xué)、法學(xué)、理學(xué)等多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的、具有碩士學(xué)位授權(quán)學(xué)科點的多科性大學(xué)。重慶工商大學(xué)位于重慶市南岸區(qū)學(xué)府大道，座落在長江之濱，南山之麓，緊鄰重慶國家級經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，環(huán)境優(yōu)美，是重慶市“園林式”單位和“文明單位”。重慶工商大學(xué)排洪涵洞工程位于校園北側(cè)，工程起始于原長江橡膠廠廠房（樁號K0+000），終止于校園西側(cè)校門（樁號K0+616.3），全長616.3m。工程主要收集始端小支溝的洪水及學(xué)生食堂的生活污水，然后匯入校園西側(cè)校門的舊涵洞（涵洞長約10m，斷面尺寸為1.5m×1.5m，坡度為20‰），最后匯入市政管道。排洪涵洞工程斷面尺寸為2.0m×1.5m（寬×高），樁號K0+000～K0+120段涵洞底板坡度為20‰；樁號K0+120～K0+250段涵洞底板坡度為61.2‰；樁號K0+250～K0+300段涵洞底板坡度為8.0‰；樁號K0+300～K0+616.3段涵洞底板坡度為20‰。重慶工商大學(xué)排洪涵洞工程始端為一無名小支溝，支溝集雨面積為0.11km2，支溝長為0.61km，坡度為329.1‰。由于排洪涵洞工程的建設(shè)可能會對小支溝上游及涵洞兩側(cè)建筑的防洪產(chǎn)生影響。根據(jù)《中華人民共和國防洪法》的有關(guān)規(guī)定和要求，2010年12月，受重慶工商大學(xué)的委托，我公司對重慶工商大學(xué)排洪涵洞工程對小支溝及涵洞兩側(cè)的影響進行防洪評價，評估工程建設(shè)后對小支溝上游及涵洞兩側(cè)的建筑物產(chǎn)生的影響，并提出消除影響應(yīng)采取的措施，為工程的順利施工和小支溝兩岸建筑的安全提供科學(xué)依據(jù)。1.2評價依據(jù)1.2.1國家有關(guān)法律、法規(guī)及有關(guān)規(guī)定（1）《中華人民共和國水法》（2002.10.1）；（2）《中華人民共和國防洪法》（1998.1.1）；（3）《中華人民共和國河道管理條例》（1988.6.3）；（4）水利部建管函[2003]35號關(guān)于征求《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目防洪評價報告編制導(dǎo)則（試行）》（征求意見稿）；（5）水利部、國家計委水政[1992]7號關(guān)于頒發(fā)《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目管理的通知》（1992年4月3日）；1.2.2有關(guān)技術(shù)規(guī)范和技術(shù)標準（1）《防洪標準》（GB50201-94）（2）《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）（3）《水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范》（SL44-2006）（4）《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目防洪評價報告編制導(dǎo)則》（2004.8）（5）《水文調(diào)查規(guī)范》（SL196-97）1.2.3主要參考資料及依據(jù)（1）《重慶工商大學(xué)排洪涵工程設(shè)計說明》（中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司）（2）《重慶市南岸區(qū)苦溪河防洪整治及生態(tài)修復(fù)工程（二期）初步設(shè)計報告》（重慶三峽水電建筑勘測設(shè)計研究院）1.3技術(shù)路線與工程內(nèi)容1.3.1技術(shù)路線本次對重慶工商大學(xué)排洪涵洞工程進行防洪評價的目的在于分析排洪涵洞工程的建設(shè)對小支溝上游及涵洞兩側(cè)建筑防洪影響大小，提出建議措施，使工程滿足支溝兩岸建筑防洪安全、河勢穩(wěn)定的要求，針對本工程的特點，其技術(shù)路線為：（1）根據(jù)規(guī)范確定防洪標準，進行水文分析與計算，確定排洪涵洞口斷面設(shè)計洪水。（2）分別針對排洪涵洞建設(shè)前、后兩種情況，推算支溝水面線，評價排洪涵洞建設(shè)對支溝防洪的影響范圍及影響大小，提出相應(yīng)的解決措施。（3）對排洪涵洞始端的小支溝進行防洪能力分析，提出排洪涵洞建設(shè)后影響行洪能力的補救措施。1.3.2工作內(nèi)容重慶工商大學(xué)排洪涵洞工程防洪評價的工作內(nèi)容主要包括：水文分析計算、排洪涵洞過流能力計算、壅水分析計算，最終作出防洪影響綜合評價。（1）水文分析計算水文分析計算主要工作內(nèi)容：水文資料的收集、審查與分析、水文分析計算及成果合理性分析，提供不同頻率的洪水成果。（2）排洪涵洞過流能力計算由水文分析計算推求的設(shè)計頻率洪水洪峰流量復(fù)核涵洞的過流能力，通過計算，確定水流在涵洞中的流態(tài)。（2）壅水分析計算采用一維數(shù)學(xué)模型對工程后壅水高度進行分析計算，主要內(nèi)容包括：模型的基本方程、計算方法、邊界條件的確定，提供不同頻率洪水的壅水高度。（3）綜合評價通過以上分析對排洪涵洞工程防洪進行綜合評價。2基本情況2.1建設(shè)項目概況2.1.1涉河建筑物的名稱、地點和建設(shè)目的涉河建筑物的名稱：重慶工商大學(xué)排洪涵洞工程建設(shè)地點：重慶工商大學(xué)排洪涵洞工程位于重慶工商大學(xué)校園北側(cè)，工程起始于原長江橡膠廠廠房（樁號K0+000），終止于校園西側(cè)校門外（樁號K0+616.3），全長616.3m。建設(shè)目的：由于工程始端的支溝位于校園內(nèi)，遇到洪水期時，支溝的洪水肆意泛濫，不僅影響到學(xué)校的景觀，而且給學(xué)校的排水系統(tǒng)帶來很大負擔(dān)。工程建設(shè)后，支溝的洪水通過排洪涵洞進入市政管網(wǎng)，排洪涵洞位于地面下，故不會影響地面交通及校園景觀。2.1.2涉河建筑物的建設(shè)規(guī)模、特性及防洪標準重慶工商大學(xué)排洪涵洞工程全長616.3m。排洪涵洞工程斷面尺寸為2.0m×1.5m（寬×高），樁號K0+000～K0+120段涵洞底板坡度為20‰；樁號K0+120～K0+250段涵洞底板坡度為61.2‰；樁號K0+250～K0+300段涵洞底板坡度為8.0‰；樁號K0+300～K0+616.3段涵洞底板坡度為20‰。洞蓋板長度為2.4m，蓋板中心與兩端厚度差均為0.02m。涵洞邊墻厚為0.6m，邊墻頂與蓋板同一橫坡。涵洞基礎(chǔ)為分離式基礎(chǔ)，厚0.6m，基礎(chǔ)間鋪底厚0.4m。蓋板與邊墻間設(shè)0.01m厚油毛氈，并沿縱向等間距0.5m設(shè)置錨栓相互連接。根據(jù)《防洪標準》、《重慶市主城區(qū)城市防洪規(guī)劃》（2006～2020）等有關(guān)規(guī)程規(guī)范，南岸區(qū)屬于主城區(qū)，并且河道封蓋工程防洪標準提高1～2檔執(zhí)行。故重慶工商大學(xué)排洪涵洞工程防洪標準為200年一遇。2.1.3涉河建筑物的設(shè)計方案2.1.3.1工程選址重慶工商大學(xué)排洪涵洞工程位于重慶工商大學(xué)校園北側(cè)，其場區(qū)舊址為原長江橡膠廠廠房，涵洞入口處位于小支溝末端，出口接入學(xué)校西門處的舊涵洞，最后接入市政管道。該場區(qū)為構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，由于人為開挖回填，大部分場地已被平整。整個場區(qū)地質(zhì)條件簡單，無大的斷層構(gòu)造發(fā)育，無滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象，適宜本工程建設(shè)。2.1.3.2工程設(shè)計方案根據(jù)《重慶工商大學(xué)排洪涵工程設(shè)計說明》（中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司），工程設(shè)計方案如下：（1）涵洞平面、縱斷面設(shè)計涵洞平面、縱斷面的設(shè)計原則為“基底不填少挖、蓋板頂填土不小于3m”。遵循此原則，涵洞進口標高定為293.83m，出口標高定為276.67m，涵洞全長616.3m。樁號K0+000～K0+120段涵洞底板坡度為20‰；樁號K0+120～K0+250段涵洞底板坡度為61.2‰；樁號K0+250～K0+300段涵洞底板坡度為8.0‰；樁號K0+300～K0+616.3段涵洞底板坡度為20‰。樁號K0+418.2～K0+485.7靠近新建學(xué)生宿舍車庫段，排洪涵洞墻身及頂板作防水處理，基底刷氯丁乳膠兩遍，后鋪0.004m厚SBS防水卷材（帶砂），蓋板頂作0.05m厚C20細石砼保護層，墻身側(cè)面作0.120m厚M5.0磚保護層。（2）洞身結(jié)構(gòu)設(shè)計涵洞設(shè)計為鋼筋混凝土蓋板涵，邊墻為直墻，整個涵身斷面由蓋板、邊墻、基礎(chǔ)及涵底鋪砌構(gòu)成，蓋板兩端支承在邊墻身上端。涵洞蓋板長度為2.4m，蓋板中心與兩端厚度差均為0.02m。涵洞邊墻厚為0.6m，邊墻頂與蓋板同一橫坡；基礎(chǔ)為分離式基礎(chǔ)，厚0.6m，基礎(chǔ)間鋪底厚0.4m。蓋板與邊墻間設(shè)0.01m厚油毛氈，并沿縱向等間距0.5m設(shè)置錨栓相互連接。沉降縫填采用熱瀝青浸制麻筋填塞密實。在涵洞頂及邊墻外側(cè)設(shè)置防水層，涵頂防水層采用涂一層熱瀝青后鋪一層油毛氈再涂一層熱瀝青，涵頂外側(cè)邊墻涂一層熱瀝青。（3）檢查井和跌水井設(shè)計工程設(shè)置9座檢查井，檢查井內(nèi)空尺寸為1.2×1.7m，壁厚0.3m。檢查井基礎(chǔ)厚均為0.6m。在檢查井井蓋上設(shè)置有一0.8×0.8m活動蓋板，井筒內(nèi)設(shè)置有鋼纖維混凝土爬梯。檢查井與主排洪涵間采用一1.0×0.9m（寬×高）箱涵連接，箱涵壁厚0.3m，長度按1.2m設(shè)計。2.1.4涉河建筑物的施工方案2.1.4.1施工期本工程施工期為2010年4月～2010年10月。2.1.4.2施工條件（1）工程水文、氣象條件工程區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，具有典型的盆地氣候，氣候特征為：四季分明，春季回溫較早，初夏雨量豐沛，盛夏炎熱，秋多綿雨，冬無嚴寒，無霜期長，云霧較多。根據(jù)巴南氣象站氣象資料統(tǒng)計，多年平均降水量為1112mm，多年平均氣溫為18.4℃，極端最高氣溫為42.2℃，極端最低氣溫為-1.5℃，多年平均蒸發(fā)量1011.1mm；多年平均相對濕度為80%；多年平均風(fēng)速為1.0m/s，多年平均10min最大風(fēng)速為15m/s，極端最大風(fēng)速為27m/s，相應(yīng)風(fēng)向為SW；平均無霜期為350d；平均霧日69.3d，多出現(xiàn)在冬季；多年平均日照時數(shù)為1225h。（2）工程地形地質(zhì)條件工程區(qū)為構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，其地形為地勢較高的淺丘斜坡、溝谷，其原有地形地貌大部分地段已經(jīng)改變。地質(zhì)構(gòu)造位于南溫泉背斜西翼，為單斜巖層產(chǎn)出，巖層產(chǎn)狀為：傾向287°，傾角73°。根據(jù)地表地質(zhì)調(diào)查及鉆探深度揭示，場區(qū)內(nèi)發(fā)育兩組構(gòu)造裂隙，LX1裂隙：傾向218°，傾角66°；LX2裂隙：傾向150°，傾角42°。（3）工程區(qū)交通現(xiàn)狀工程區(qū)位于重慶工商大學(xué)校園內(nèi)，交通很便利，工程施工條件較好。2.1.4.3施工導(dǎo)流重慶工商大學(xué)排洪涵洞工程施工期為2010年4月～2010年10月，施工期在支溝汛期內(nèi)，支溝洪水采用臨時渠道導(dǎo)流。2.1.4.4主體工程施工根據(jù)《重慶工商大學(xué)排洪涵工程設(shè)計說明》（中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司），主體工程施工方案如下：（1）施工前先用設(shè)計文件提供的平面對涵軸進行實地放線，復(fù)測涵軸線縱斷面和涵洞橫斷面，用設(shè)計文件提供的涵洞縱坡和涵洞橫斷面檢查涵洞平面位置是否滿足“不填少挖”的布置原則，若有掉坎或深挖的地段，可根據(jù)實際情況酌情對涵洞平面位置進行調(diào)整，但應(yīng)滿足涵軸線平面線型順暢。（2）當(dāng)涵底位于風(fēng)化的巖層上及地質(zhì)條件變化、基礎(chǔ)處置變化的地方應(yīng)4~6m設(shè)置一道沉降縫。（3）涵洞、檢查井及跌水井基底承載力均要求不小于0.30MPa，若地基承載力不足，可采用M7.5砂漿砌片石換填。2.2河道基本情況2.2.1河道概括排洪涵洞始端的支溝發(fā)源于南山銅鑼石，經(jīng)過土廟子、張家灣和千金堡，最后匯入長江。由于原始地貌的改變，小支溝的下游已不存在?，F(xiàn)存的支溝長約0.61km，坡降為329.1‰。支溝上游河段植被覆蓋率較高，喬木和灌木生長茂盛。2.2.2氣象特征工程區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，具有典型的盆地氣候，氣候特征為：四季分明，春季回溫較早，初夏雨量豐沛，盛夏炎熱，秋多綿雨，冬無嚴寒，無霜期長，云霧較多。根據(jù)沙坪壩氣象站氣象資料統(tǒng)計，多年平均降水量為1112mm，多年平均氣溫為18.4℃，極端最高氣溫為42.2℃，極端最低氣溫為-1.5℃，多年平均蒸發(fā)量1011.1mm；多年平均相對濕度為80%；多年平均風(fēng)速為1.0m/s，多年平均10min最大風(fēng)速為15m/s，極端最大風(fēng)速為27m/s，相應(yīng)風(fēng)向為SW；平均無霜期為350d；平均霧日69.3d，多出現(xiàn)在冬季；多年平均日照時數(shù)為1225h。2.2.3工程地質(zhì)2.2.3.1地形與巖性工程區(qū)為構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，其地形為地勢較高的淺丘斜坡、溝谷。其場區(qū)舊址為長江橡膠廠廠房，其原有地形地貌大部分地段已經(jīng)改變。工程區(qū)出露的地層主要有：第四系全新統(tǒng)人工填筑土層（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)殘坡積層低液限粘土（Q4el+dl）、侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組砂、泥巖層（J2S）。人工素填土層為雜色，主要由低液限粘土和破碎的砂泥巖碎塊組成，碎塊粒徑約20～350mm，含量約占全重的15%，結(jié)構(gòu)中密，呈稍濕狀。隨意性堆填，堆填時間約5年以上。該層在勘察區(qū)大部分地帶有分布，厚度普遍在0.40m～3.40m之間變化。2.2.3.2地質(zhì)構(gòu)造工程區(qū)地質(zhì)構(gòu)造位于南溫泉背斜西翼，為單斜巖層產(chǎn)出，巖層產(chǎn)狀為：傾向287°，傾角73°。根據(jù)地表地質(zhì)調(diào)查及鉆探深度揭示，場區(qū)內(nèi)發(fā)育兩組構(gòu)造裂隙，LX1裂隙：傾向218°，傾角66°；LX2裂隙：傾向150°，傾角42°。2.2.3.3水文地質(zhì)條件（1）地下水類型工程區(qū)地下水按賦存條件可分松散層中孔隙水和基巖裂隙水兩類。①松散層孔隙水賦存于河谷岸坡粉質(zhì)粘土層中，含水層分布面積小，厚度薄，受大氣降水補給，水量受季節(jié)影響，變化大，排泄于河谷，旱季斷流。②基巖裂隙水賦存于基巖構(gòu)造裂隙與風(fēng)化裂隙中，厚層砂巖富水性好，常在砂泥巖接觸面以井、泉形式溢出地表，受大氣降水，河水補給，排泄于河谷，水量受季節(jié)影響，枯水期流量一般小于10L/min。（2）地下水化學(xué)特征在工程區(qū)河段沿線共取5組水樣作水質(zhì)分析，其結(jié)果表明水質(zhì)類型：河水為HCO3－SO4－Ca型水，地下水為HCO3－SO4－C1－Ca型水，對砼均無腐蝕性。（3）巖土透水性工程區(qū)土層屬極微透水性，巖體透水性較弱，隔水性較好。2.3現(xiàn)有水利工程及其它設(shè)施情況工程支溝內(nèi)沒有其他水利工程。3河道演變3.1河道歷史演變工程區(qū)位于重慶市南岸區(qū)，河道無歷史觀測資料，但現(xiàn)場踏勘可見河道兩岸地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單，植被良好，無汊道發(fā)育，河道河勢發(fā)生變化可能性較小，從附件的居民及水利部門調(diào)查了解，該河段原天然河道多年穩(wěn)定無變化。3.2河道近期演變由于大規(guī)模開發(fā)，支溝下游地形地貌已完全改變，原河道已不復(fù)存在，但支溝上游河道受人為影響相對較小，僅有一條公路通過。兩岸坡度均較陡，河道岸壁由巖石構(gòu)成，多年來走向基本穩(wěn)定。因此，河道歷史、近代演變過程中河床、河岸及走向基本上與現(xiàn)有河道走向一致，認為該河道演變是極其緩慢的，演變趨勢基本趨于穩(wěn)定。4防洪評價計算4.1水文分析計算4.1.1水文基本資料及復(fù)核4.1.1.1水文站分布及參證站選擇工程所在的流域集雨面積較小，僅0.11km2，工程所在流域沒有水文站，無實測水文資料。工程鄰近流域設(shè)有白鶴水文站、巴南氣象站。（1）白鶴水文站白鶴水文站位于巴南區(qū)姜家鎮(zhèn)永紅村，在長江支流木洞河（又名五布河）上，其地理位置為東經(jīng)106°51′、北緯29°22′，距河口距離32.2km，集水面積為283km2。該站1958年4月由四川省水利電力廳設(shè)立，1976年基本水尺斷面上遷932m，改名為白鶴（二）站，1977年又上遷80m，改名為白鶴（三）站，兩站水位資料對比觀測一年，2003年遷至下游東泉水文站。該站具有降水、水位、流量觀測項目，設(shè)站初期曾有水溫、蒸發(fā)、泥沙項目。白鶴水文站基本水位為日記型水位自記，基本水尺斷面與測流斷面重合，基本水尺斷面以下116m處有一條石壩，為本站中低水控制，高水時石壩控制消失，成天然河道。中高水時在基本水尺斷面用水文纜道測流，較大洪水時采用浮標測流，浮標系數(shù)為0.85；低水時在基本水尺斷面以下140m、152m處人工矩形測流槽內(nèi)測流；基本水尺斷面河底由泥沙組成，由沖淤變化。白鶴水文站以上河長51.55km，河道平均坡降6.55‰，屬深丘、低山區(qū)，植被較好，有多處小型水利設(shè)施。該站1962～2000年多年平均降水量為1120mm；多年平均流量為4.58m3/s；多年平均徑流深為510mm，最大年徑流深為866.7mm（1968年），最小年徑流深為290.8mm（1981年），最大年徑流系數(shù)為0.65，最小年徑流系數(shù)為0.30。（2）巴南氣象站巴南氣象站位于巴南區(qū)魚洞鎮(zhèn)，其地理位置為東經(jīng)106°31′、北緯29°23′，該站測站高程為206.7m。該站1959～2000年多年平均年降水量為1084mm。4.1.1.2基本資料復(fù)核（1）可靠性白鶴水文站、巴南氣象站均采用自記結(jié)合人工觀測方法，汛期進行四段制、八段制觀測，枯季采用二段制觀測。降水觀測均按規(guī)范要求進行，資料整編的精度也較高，降水資料可靠。（2）一致性白鶴水文站和巴南氣象站所處流域內(nèi)氣候條件及下墊面條件基本穩(wěn)定，氣象站的實測資料是在一致條件下產(chǎn)生的，因此，資料系列具有一致性。4.1.2洪水及復(fù)核4.1.2.1暴雨洪水特性（1）暴雨特性根據(jù)白鶴水文站實測降水資料統(tǒng)計，4～10月均可能出現(xiàn)暴雨，而特大暴雨在7～9月出現(xiàn)的機會較多，7～8月常發(fā)生局部性雷雨，歷時較短，強度較大。根據(jù)巴南氣象站短歷時暴雨實測資料統(tǒng)計，實測最大24h降水量271mm（2007年），實測最大6h降水量219mm（2007年），實測最大1h降水量78.9mm（1983年）。實測最大1/6h降水量32.3mm（1994年）。（2）洪水特性工程區(qū)洪水由暴雨產(chǎn)生，雨、熱同季，雨、洪同步。由于流域面積很小，河谷深切，河道兩岸岸坡較陡，洪水漲落迅速，經(jīng)常產(chǎn)生暴雨洪災(zāi)。4.1.2.2設(shè)計暴雨計算因本流域無實測暴雨資料，本次防洪評價將白鶴水文站1958～2003年實測短歷時暴雨系列延長為1958～2007年；將巴南氣象站1980～2003年實測短歷時暴雨系列巴南氣象站延長為1964～2007年，將各站實測短歷時暴雨系列進行頻率計算，用P-Ⅲ型頻率曲線適線，用適線法確定統(tǒng)計參數(shù)（其中均值用矩法計算）。暴雨參數(shù)分析計算成果見表4-1。表4-1暴雨參數(shù)分析成果表單位：mm最大1/6小時最大1小時最大6小時最大24小時站名均值Cv均值Cv均值Cv均值Cv白鶴水文站16.00.3443.90.4572.40.4496.40.39巴南氣象站16.40.2841.40.3868.90.4689.30.40暴雨圖集170.35430.39640.45900.454.1.2.3歷史洪水及其重現(xiàn)期為確保設(shè)計洪水成果具有較好的穩(wěn)定性，本階段白鶴水文站設(shè)計洪水的計算采用了《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》中白鶴水文站歷史洪水調(diào)查成果：1896年8月9日調(diào)查洪峰流量為1170m3/s，1926年7月2日調(diào)查洪峰流量為720m3/s。白鶴水文站1959～2002年實測最大洪峰流量為844m3/s（1995年），次大洪峰流量為663m3/s（1986年）。據(jù)分析，白鶴水文站1896年洪水重現(xiàn)期約100年；1995年作特大值處理，洪水重現(xiàn)期約50年；1926年洪水重現(xiàn)期約30年。4.1.2.4洪水標準根據(jù)《防洪標準》及《重慶市主城區(qū)城市防洪規(guī)劃》（2006～2020）內(nèi)容：“為確保重慶山水城市的特點和河道行洪的安全，主城區(qū)內(nèi)河流水系不允許封蓋。確需改變水系或封蓋流域面積小于2.0km2的小溪，須在充分論證后，確保不影響行洪和行漂的情況下，經(jīng)水行政主管部門批準后，方可施工建設(shè)。河道封蓋工程防洪標準應(yīng)提高1—2檔執(zhí)行?！庇捎谥貞c工商大學(xué)屬于主城區(qū)范圍，并且排洪涵洞是封蓋工程，故重慶工商大學(xué)排洪涵洞工程防洪標準定為200年一遇。4.1.2.5設(shè)計洪水由于設(shè)計流域無實測水文資料，因此，工程設(shè)計洪水主要分別采用白鶴水文站、巴南氣象站實測短歷時暴雨資料和2006年出版的《中國暴雨統(tǒng)計參數(shù)圖集》中的短歷時暴雨參數(shù)，分別采用《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》中推理公式法及水文比擬法來推算設(shè)計洪水。通過在1/10000地形圖上量取，支溝集雨面積為0.11km2，河道長度為0.61km，河道平均比降為329.1‰。支溝河道特征值見表4-2。表4-2支溝河道特征值名稱集雨面積（km2）河長(km河道平均比降(‰支溝0.110.61329.1本次設(shè)計洪水通過由設(shè)計暴雨推算。（1）推理公式法①計算參數(shù)的確定產(chǎn)流參數(shù)：采用《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》綜合分區(qū)成果（盆地丘陵區(qū)），u=4.8F-0.19，Cv=0.18，Cs=3.5Cv。匯流參數(shù)：采用《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》綜合分區(qū)成果計算（盆地丘陵區(qū)）。m=0.40θ0.204（θ=1～30），m=0.092θ0.636（θ=30～300）。②設(shè)計洪峰流量計算設(shè)計流域洪峰流量采用推理公式計算，計算成果見表4-3。表4-3工程河段設(shè)計洪峰流量成果表（推理公式法）設(shè)計洪峰流量（m3/s）斷面名稱參證站P=0.5%P=1%P=2%P=5%P=10%白鶴水文站4.724.263.793.162.66巴南氣象站3.963.623.272.792.42排洪涵洞口《手冊》4.614.173.723.112.64（2）水文比擬法白鶴水文站設(shè)計洪水采用白鶴水文站1959～2002年實測年最大洪峰流量，加入白鶴水文站1896年8月9日調(diào)查洪峰流量1170m3/s和1926年7月2日調(diào)查洪峰流量720m3/s，并將1995年實測最大洪峰流量844m3/s作特大值處理，采用P-Ⅲ型適線進行頻率計算。將白鶴水文站設(shè)計洪水成果按面積比的0.67次方推算至工程斷面。表4-4工程河段設(shè)計洪峰流量成果表（水文比擬法）設(shè)計洪峰流量（m3/s）名稱P=0.5%P=1%P=2%P=5%P=10%白鶴水文站12901130970761604排洪涵洞口6.695.865.033.953.13從表4-3、表4-4中可以看出，采用水文比擬法計算結(jié)果比推理公式法計算結(jié)果大，但由于排洪涵洞口集雨面積與白鶴水文站集雨面積相差很大，采用水文比擬法計算結(jié)果誤差較大，故本次設(shè)計洪水采用推理公式法計算。按照偏于工程安全角度考慮的原則，本次設(shè)計洪峰流量采用由白鶴水文站短歷時暴雨參數(shù)按推理公式法推算的設(shè)計洪水成果。按照城市下墊面匯流條件，設(shè)計洪峰流量提高20%。故工程河段設(shè)計洪水計算成果見表4-5。表4-5工程河段設(shè)計洪峰流量成果表設(shè)計洪峰流量（m3/s）名稱P=0.5%P=1%P=2%P=5%P=10%排洪涵洞口5.665.114.553.793.194.2排洪涵洞過流能力計算4.2.1新建涵洞過流能力計算根據(jù)《重慶工商大學(xué)排洪涵洞工程設(shè)計說明》，涵洞洞身尺寸如圖4-1所示。圖4-1涵洞洞身橫斷面圖涵洞洞身斷面尺寸為2.0×1.5（寬×高）m，頂板厚0.39m，兩側(cè)的邊墻厚為60cm，邊墻頂與蓋板同一橫坡；基礎(chǔ)為分離式基礎(chǔ)，厚60cm，基礎(chǔ)間鋪底厚40cm。蓋板與邊墻間設(shè)1cm厚油毛氈，并沿縱向等間距50cm設(shè)置錨栓相互連接。根據(jù)《水力學(xué)》臨界底坡計算公式kkkkkBRaCgAi2=，其中Ak、Ck、Rk、Bk分別為涵洞中水深為臨界水深時所對應(yīng)的過水面積、謝才系數(shù)、水力半徑和水面寬度。經(jīng)計算，當(dāng)河道遭遇200年一遇的洪水時，洪峰流量為5.66m3/s，涵洞臨界底坡ik=7.92‰。根據(jù)《重慶工商大學(xué)排洪涵洞工程設(shè)計說明》，樁號K0+000～K0+120段涵洞底板坡度為20‰；樁號K0+120～K0+250段涵洞底板坡度為61.2‰；樁號K0+250～K0+300段涵洞底板坡度為8.0‰；樁號K0+300～K0+616.3段涵洞底板坡度為20‰。因為i1=20‰＞ik=7.92‰，i2=61.2‰＞ik=7.92‰，i3=8.0‰＞ik=7.92‰，i4=20‰＞ik=7.92‰。故重慶工商大學(xué)排洪涵洞為陡坡。根據(jù)《涵洞》（第二版），涵洞為陡坡時，根據(jù)寬頂堰過流公式進行過流能力計算。假設(shè)涵洞內(nèi)水流為無壓流，涵洞前最大水深aKHi?==1.25×1.5=1.875m。根據(jù)寬頂堰過流公式2/302HgmbQkσ=計算得，H0=1.48m。因為H0=1.48m＜1.875m，涵前水深滿足無壓流態(tài)要求，又因為aH0=0.99＜1.2，故涵洞內(nèi)水流流態(tài)為無壓流。所以，重慶工商大學(xué)新建涵洞能夠順利通過洪峰流量為5.66m3/s（P=0.5%時對應(yīng)的流量）的洪水。4.2.2舊涵洞過流能力計算由于新建涵洞末端要接入校園西門處舊涵洞，涵洞長約10m，斷面尺寸為1.5m×1.5m，坡度為20‰。根據(jù)《水力學(xué)》臨界底坡計算公式kkkkkBRaCgAi2=，其中Ak、Ck、Rk、Bk分別為涵洞中水深為臨界水深時所對應(yīng)的過水面積、謝才系數(shù)、水力半徑和水面寬度。經(jīng)計算，當(dāng)河道遭遇200年一遇的洪水時，洪峰流量為5.66m3/s，涵洞臨界底坡ik=12.93‰。由于舊涵洞底坡i=20‰＞ik=12.93‰，故重慶工商大學(xué)西門處舊涵洞為陡坡。按短洞進行過水能力計算，假設(shè)涵洞內(nèi)水流為無壓流，涵洞前最大水深aKHi?==1.25×1.5=1.875m。根據(jù)寬頂堰過流公式2/30HgmbQkσ=計算得，H0=1.794m。因為H0=1.794m＜1.875m，涵前水深滿足無壓流態(tài)要求，又因為aH0=1.19＜1.2，故涵洞內(nèi)水流流態(tài)為無壓流。所以，重慶工商大學(xué)西門處舊涵洞能夠順利通過洪峰流量為5.66m3/s（P=0.5%時對應(yīng)的流量）的洪水。4.3涵洞進水口與支溝銜接段建議方案涵洞進水口與支溝天然河道的位置關(guān)系如圖4-2所示，涵洞進水口與支溝河道并沒有銜接起來。經(jīng)實地踏勘，涵洞入口至頂端圍墻的距離約為3m，涵洞入口處高于地面3m，支溝內(nèi)的水流無法進入涵洞，聚集于沉沙井臨支溝一側(cè)，如圖4-3所示。圖4-2涵洞進水口與支溝的位置關(guān)系圖圖4-3支溝水流排放現(xiàn)狀圖經(jīng)施工單位證實，涵洞進水口與支溝的銜接處也沒有相應(yīng)的設(shè)計方案，并且進水口尺寸較小，不利于泄洪。為了讓排洪涵洞順利泄洪，對涵洞進水口與支溝的銜接處提出如下建議方案。涵洞進水口與支溝的銜接處斷面示意圖如圖4-4所示。圖4-4涵洞進水口與支溝的銜接處斷面示意圖建議在涵洞原沉砂井與支溝末端之間新建一個沉砂池，可以增加對洪水水流的消能和沉砂作用。新建沉砂池尺寸及結(jié)構(gòu)必須能夠滿足行洪要求。在原沉砂井壁上鑿一個尺寸合適的缺口作為新的進水口，使洪水能夠順利進入原沉砂井，不至于產(chǎn)生壅水。4.4河道行洪能力分析計算河道行洪能力分析計算的主要內(nèi)容是工程建設(shè)前后的河道水位、過水面積、流速等水力要素的變化，評價工程建設(shè)對河道行洪的影響和作用。4.4.1計算方法及條件（1）數(shù)學(xué)模型的建立研究方法：以一維水流數(shù)學(xué)模型演算為主，結(jié)合理論和實測資料分析等手段進行綜合評價。研究內(nèi)容：計算出工程河段工程前、后在頻率P=0.5%、P=1.0%、P=2.0%洪水下占據(jù)的過水面積及其引起最大壅水高度、流速變化等，并通過計算結(jié)果分析工程實施后對河道行洪的影響。（2）一維恒定非均勻流的基本方案河流中實際的水流是非恒定非均勻流。在實際的計算中把一年的流量劃分成若干時段，在該時段內(nèi)，可把水流視為恒定非均勻流。恒定非均勻流的基本方程：jfhhgVaZgVaZ+++=+2221112222式中：Z1、Z2為計算段上、下游斷面水位；V1、V2為計算段上、下游斷面平均流速，a1、a2為計算段上、下游斷面的動能修正系數(shù)；hr為沿程水頭損失；hj為局部水頭損失。在流量、控制斷面水位和河段糙率確定后，即可由該式算出河道斷面的水力要素。（3）主要參數(shù)的確定根據(jù)一維水面線的計算公式，其關(guān)鍵在于沿程水頭損失和局部水頭損失的確定。①動能修正系數(shù)aa是以總流的斷面平均流速V代替過水?dāng)嗝嫔细鼽c的點流速V1來計算斷面的平均單位動能，為校正誤差而引入的修正系數(shù)，理論上可按下式計算：AVdAVaiA33∫=式中：Vi為斷面單元流速（m/s）；V為斷面平均流速（m/s）；A為過水面積。a是個大于1.0的數(shù)值，其值取決于斷面上流速分布不均勻的程度，流速分布越不均勻，a值越大。本次計算工程中，取a=1.05。②沿程水頭損失水流在流動過程中，由于克服河床的阻滯作用，邊壁的低流速對高流速層產(chǎn)生的阻力而消耗的能量，就是沿程阻力損失hf，主要決定于均勻流的坡降，可表示為：23/42222ARLQnLKQLJhf===式中：L為計算段上下游斷面間距（m），K為流量模數(shù)，RCAK=，一般采用2221111KKK+=，K1、K2是上下兩斷面的流量模數(shù)；C為謝才系數(shù)，yRnC1=，n是糙率，y可取1/4～1/6。③局部水頭損失局部水頭損失即為河道的河床斷面沿程不均勻引起的水頭損失。局部阻力系數(shù)與河槽形態(tài)、收縮或放寬的比例以及水流情況有關(guān)，特別是在跨河橋梁河段特別明顯，局部水頭損失hf可按下式計算：22(2221gVgVhj?=ξ式中：ξ為局部阻力系數(shù)。對于逐漸擴散段，取ξ=-0.3～-0.5；對于急劇擴散段取ξ=-0.5～-1.0；對于收縮段ξ=0。4.4.2基本資料（1）斷面資料為開展本工程防洪評價工作，采用1/500河道地形圖，在工程區(qū)內(nèi)共剖取5個斷面，比降經(jīng)1/10000地形圖量算得i=329.1‰。工程河段河勢及大斷面位置示意圖見附圖。（2）河床糙率確定根據(jù)實地踏勘，結(jié)合《水利工程實用水文水利計算》中天然河道糙率表，本河道糙率取值為0.04。4.4.3控制斷面水位流量關(guān)系曲線由于支溝河道下游已不存在，故本次洪水計算的起始控制斷面就選在支溝河道末端（斷面CS1）。由于支溝流域無實測水位流量資料，工程河段較順直且河道組成條件較一致。因此，可以利用曼寧公式計算建立涵洞口處水位流量關(guān)系。排洪涵洞口水位流量關(guān)系如表4-8。表4-8排洪涵洞口處水位流量關(guān)系表H（m）305.00305.26305.76306.26306.76Q（m3/s）00.366.6725.8660.844.4.4洪水水面線計算為了分析工程建設(shè)前后河道行洪能力的變化情況，需進行天然情況下和排洪涵洞建成以后的設(shè)計洪水水面線推算。本次防洪評價在各控制斷面上選用頻率P=0.5%、1.0%、2.0%時進行分析計算。排洪涵洞口處起算水位采用曼寧公式推求，其余各控制斷面洪水水位根據(jù)恒定非均勻流的基本方程計算得出。本次防護評價高程系統(tǒng)采用1956年黃海高程系。重慶工商大學(xué)排洪涵洞口處不同頻率洪水洪峰流量及起算水位見表4-9。表4-9重慶工商大學(xué)排洪涵洞口處不同頻率洪水洪峰流量及水位頻率（P）P=0.5%P=1.0%P=2.0%洪峰流量（m3/s）5.665.114.55相應(yīng)水位（m）305.68305.64305.59工程前支溝河道各控制斷面水面線推算成果如表4-10所示。表4-10支溝河道各斷面不同頻率水位成果表單位：m斷面里程P=0.5%Q=5.66m3/sP=1.0%Q=5.11m3/sP=2.0%Q=4.55m3/sCS10+000305.68305.64305.59CS20+013311.11311.08311.04CS30+032315.49315.46315.43CS40+049321.48321.46321.44CS50+064327.78327.76327.744.5壅水分析計算4.5.1河道壅水計算根據(jù)前述有關(guān)參數(shù)及計算方法，采用一維水流數(shù)學(xué)模型計算排洪涵洞建設(shè)前、后各斷面遭遇頻率P=0.5%、P=1.0%、P=2.0%時斷面水力要素變化情況見表4.11～4.13。表4-11支溝河道各斷面不同頻率水位成果表單位：mP=0.5%Q=5.66m3/sP=1.0%Q=5.11m3/sP=2.0%Q=4.55m3/s斷面里程建涵洞前建涵洞后建涵洞前建涵洞后建涵洞前建涵洞后CS10+000305.68305.29305.64305.28305.59305.27CS20+013311.11311.11311.06311.06311.02311.02CS30+032315.49315.49315.46315.46315.43315.43CS40+049321.48321.48321.45321.45321.42321.42CS50+064327.78327.78327.76327.76327.74327.74表4-12支溝河道各斷面不同頻率洪水平均流速成果表單位：m/sP=0.5%Q=5.66m/sP=1.0%Q=5.11m/sP=2.0%Q=4.55m/s斷面里程建涵洞前建涵洞后建涵洞前建涵洞后建涵洞前建涵洞后CS10+0007.207.087.306.647.716.15CS20+0134.234.234.484.484.644.64CS30+0326.056.056.166.166.236.23CS40+0494.354.354.564.564.644.64CS50+0645.595.595.815.816.076.07表4-13支溝河道各斷面不同頻率洪水過水面積成果表單位：m2P=0.5%Q=5.66m3/sP=1.0%Q=5.11m3/sP=2.0%Q=4.55m3/s斷面里程建涵洞前建涵洞后建涵洞前建涵洞后建涵洞前建涵洞后CS10+0000.790.800.700.770.590.74CS20+0131.341.341.141.140.980.98CS30+0320.940.940.830.830.730.73CS40+0491.301.301.121.120.980.98CS50+0641.011.010.880.880.750.754.5.2河道壅水影響分析從表4.11～4.13中可以看出：當(dāng)工程河段遭遇200年一遇（P=0.5%）頻率洪水時：天然情況下（工程建設(shè)前）河道各斷面（CS1～CS5）洪水水位依次為：305.68、311.11、315.49、321.48、327.78m；排洪涵洞建設(shè)后，河道各斷面（CS1～CS5）洪水水位依次為：305.29、311.11、315.49、321.48、327.78m。除斷面CS1外，其余各斷面工程前后洪水水位都無變化。排洪涵洞建設(shè)前，河道各斷面平均流速依次為：7.20、4.23、6.05、4.35、5.59m/s；排洪涵洞建設(shè)后，河道各斷面平均流速依次為：7.08、4.23、6.05、4.35、5.59m/s。除斷面CS1外，其余各斷面平均流速都無變化。排洪涵洞建設(shè)前，河道各斷面過流面積依次為：0.79、1.34、0.94、1.30、1.01m2；排洪涵洞建設(shè)后，河道各斷面過流面積依次為：0.80、1.34、0.94、1.30、1.01m2。除斷面CS1外，其余各斷面過流面積都無變化。當(dāng)工程河段遭遇100年一遇（P=1.0%）頻率洪水時：排洪涵洞建設(shè)前，河道各斷面洪水水位依次為：305.64、311.06、315.46、321.45、327.76m；排洪涵洞建設(shè)后，河道各斷面洪水水位依次為：305.28、311.06、315.46、321.45、327.76m。除斷面CS1外，其余各斷面工程前后洪水水位都無變化。排洪涵洞建設(shè)前，河道各斷面平均流速依次為：7.30、4.48、6.16、4.56、5.81m/s；排洪涵洞建設(shè)后，河道各斷面平均流速依次為：6.64、4.48、6.16、4.56、5.81m/s。除斷面CS1外，其余各斷面平均流速都無變化。排洪涵洞建設(shè)前，河道各斷面過流面積依次為：0.70、1.14、0.83、1.12、0.88m2；排洪涵洞建設(shè)后，河道各斷面過流面積依次為：0.77、1.14、0.83、1.12、0.88m2。除斷面CS1外，其余各斷面過流面積都無變化。當(dāng)工程河段遭遇50年一遇（P=2.0%）頻率洪水時：排洪涵洞建設(shè)前，河道各斷面洪水水位依次為：305.59、311.02、315.43、321.42、32