高平市北城办王寺村西北防洪工程专项设计.doc

1、1 防洪 工程 专项设计 1.1 防洪标准确定 由于建筑垃圾处置场没有相应的防洪标准，本次参考城市生活垃圾卫生填埋工程。 该 建筑垃圾处置场总占地面积 74253.2m2（ 111.4亩），处理垃圾总量约 87.7 万方，根据 中华人民共和国 防洪标准（ GB50201-2014）中第八章环境保护设施中垃圾处置工程的防护等级和防洪标准，该建筑垃圾处置场防护等级为级，防洪标准为 10年一遇设计， 20 年一遇校核。 该项目区位于高平市北城办王寺村西北方向约 500m 处，五角沟沟 道内侧 ，该段沟道的 防洪标准 为 10 年一遇。 综上所述，该建 筑垃圾处置场项目 防洪标准采用 10 年一遇 设

2、计，20 年一遇 校核 。 1.2 洪水分析计算 由于本项目起点处 有一乡村路横跨在河沟上，形成一塘坝， 该塘坝 无排洪设施， 本次建筑垃圾处置场洪水计算需考虑上游塘坝的削峰滞洪作用。 2 本次评价洪水计算按山西省水文计算手册（以下简称手册）中无资料地区由暴雨推求。 1.2.1 流域特征值量算 根据 1:10000 地形图，勾绘流域分水线，并量算流域面积、河长及河流纵比降，以上参数中流域平均宽度、流域平均坡度根据以下公式计算，量算结果见表 1。 1）流域平均宽度 FB L （ 1） 式中： B流域平均宽度， km； F流域面积， km2； L流域长度， km。 2）流域平均坡度 0 1 1 1

3、 2 2 1 02( ) ( ) ( ) 2n n nZ Z L Z Z L Z Z L Z LJ L （ 2） 式中： J流域平均坡度， m/km； Z0， Z1Z n自计算断面开始的沿程各计算点高程， m； L0， L1L n相邻点之间距离， km。 流域洪水计算特征参数见表 4-1。 流域洪水计算特征参数表 表 1 项 目 项目区起点 3 流域面积 F （ km2） 0.28 流域主河道长 L（ km） 0.61 流域平均坡度 J（ m/km） 94.7 暴雨分区 东区 产流地类（ km2） 黄土丘陵阶地 0.28 汇流地类（ km2） 草坡 山地 0.28 1.2.2 设计洪水 1.2

4、.2.1 设计暴雨 本区位于山西省东南部，按山西省水文计算手册（以后简称手册）中暴雨分区属东区，暴雨点面关系按 “东区 ”查得。 1)点雨量设计 PPH K H （ 3） 式中： H 历时为 t 的设计暴雨均值量， mm； PK 频率为 P 的模比系数； PH 历时为 t 的设计点暴雨量， mm。 从手册暴雨等值线图上查得该流域形心处不同历时的暴雨均值、 Cv 等暴雨特征值，附录表 -2 查得模比系数 KP%。根据（ 3）式计算，参数选取及计算结果见表 2。 设计点暴雨量计算表 表 2 单位： mm 名称 T H CV H10% H5% 项目区起点 10min 16.5 0.50 27.4 3

5、2.8 60min 34.5 0.50 57.3 68.6 6h 50.0 0.48 81.8 97.3 24h 72.0 0.50 119.5 143.2 4 3d 92.0 0.45 147.1 173.1 2)面雨量设计 )(),()( 0 , bApbpbAp tHtAtH （ 4） 式中： )(, bAp tH 设计面暴雨， mm； )(0, bAp tH 设计面暴雨， mm； ),( bp tA 点面折减系数； ),( bp tA 由下式计算。 Nbp CAtA 1 1),( （ 5） 式中： A流域面积， km2； C,N经验参数，由表 6-2 直接查用或内插求得。 设计面暴雨的

6、计算公式为： 0, 0,)( 11snpnpp tStStH （ 6） 式中： Sp设计雨力，即 1h 设计雨量， mm/h； t暴雨历时， h； 经验参数； n设计面雨量修正值。 5 暴雨公式的三个参数 Sp、 ns、 需要根据同频率各标准历时设计雨量 )(tHp ，以残差相对值平方和最小为目标求解，其中 Sp 的查图误差控制在 5%内； 00.12。 当 不满足时，适当调整查图的均值和Cv，至 满足约束为止。流域面暴雨计算结果见表 3。 面暴雨量计算表 表 3 单位： mm 断面 频率 t 0PH ( , )PbAt ,PAH PS ,PAH 项目区起点 10% 10min 27.4 0.

7、97 26.7 51.8 0.061 0.68 27.2 60min 57.3 0.97 55.6 51.8 6h 81.8 0.99 80.9 86.2 24h 119.5 0.99 118.7 115.5 3d 147.1 1.00 146.6 146.6 5% 10min 32.8 0.97 31.9 61.7 0.059 0.68 32.6 60min 68.6 0.97 66.6 61.7 6h 97.3 0.99 96.2 102.7 24h 143.2 0.99 142.1 138.0 3d 173.1 1.00 172.5 172.5 3)计算主雨历时和主雨雨量 主雨历时的计算

8、公式为： 5.21 nz zsp t tnS ，zzs ttnn ln 1 （ 7） 主雨历时用数值法计算，主雨雨量用下式计算： npzp tStH 1)( （ 8） 非主雨日的主雨历时和主雨雨量按雨强大于 2.5mm/h 的标准统 计计算，结果见表 4。 主雨历时及主雨雨量计算表 sn6 表 4 单位： mm， h 断面 频率 设计雨日 Tz HP(tZ) 项目区起点 10% 主雨日 8.5 93.6 5% 主雨日 10.3 116.4 1.2.2.2 流域产流计算 流域产流计算包括设计洪水净雨深和净雨过程计算两部分。 1) 设计净雨深计算 设计净雨深计算采用双曲正切模型， )( )(t a

9、 n h)()( ,zAzApzAzApp tF tHtFtHR （ 9） 式中： tanh为双曲正切运算符； tZ设计暴雨的主雨历时， h； )(, zAp tH 设计暴雨的主雨面雨量， mm； Rp设计洪水净雨深， mm； )(zAtF 主雨历时内的流域可能损失， mm。 流域可能损失用式（ 10）计算。 zASzPArzA tKtBStF ,5.0,0, 2)1()( （ 10） 式中： Sr,A流域包气带充分风干时的吸收率，反映流域的综合吸水能力， mm/h1/2； KS,A流域包气带饱和时的导水率， mm/h； B0,p设计频率的流域前期土湿标志（流域持水度）。 7 根据本流域地貌特

10、征，确定本区产流地类主要为黄土丘陵阶地。设计净雨深计算结果见表 5。 主雨日设 计净雨深计算结果表 表 5 单位： mm 断面 P(%) Sr,A KS,A RP 项目区起点 10 10.95 21.00 1.40 42.48 5 8.97 21.00 1.40 59.03 2) 净雨过程计算 主雨日净雨过程计算采用图解法求解产流历时，在普通坐标系中按下式绘制 f(t) t 关系曲线。 按（ 11）和（ 12）计算时段净雨 )1()( 1, jhtthh pjpjp （ 11） ttHth App )()( , ， ctt （ 12） 式中： )(thp 设计时段净雨深， mm； t 计算时段

11、， h； j时雨型 “模板 ”中的序位编号； 1jt 为 j 时段的开始时刻。 流域逐时段降雨、净雨过程见表 6。 项目区以上流域产流见图 12。 8 图 1 项目区起点 P=10%流域产流过程 图 2 项目区起点 P=5%流域产流过程 9 项目区起点 逐时段降雨、净雨过程计算结果 表 6 （单位： mm） 序号 时间（ h) P=10% P=5% 降雨过程 净雨过程 降雨过程 净雨过程 1 11.25 2.49 2.96 0.71 2 11.5 2.81 0.09 3.33 1.09 3 11.75 3.23 0.49 3.83 1.59 4 12 3.81 1.07 4.52 2.28 5

12、 12.25 6.11 3.37 7.25 5.00 6 12.5 31.85 29.11 38.10 35.85 7 12.75 9.15 6.41 10.85 8.61 8 13 4.67 1.93 5.54 3.30 9 13.25 2.23 2.66 0.41 10 13.5 2.03 2.41 0.17 11 13.75 1.86 2.21 0.01 12 14 1.72 2.04 13 14.25 1.59 1.90 14 14.5 1.49 1.77 15 14.75 1.40 1.66 16 15 1.31 1.57 17 15.25 1.24 1.48 18 15.5 1.1

13、8 1.41 19 15.75 1.12 1.34 20 16 1.06 1.27 21 16.25 1.02 1.22 22 16.5 0.97 1.16 23 16.75 0.93 1.11 24 17 0.89 1.07 1.2.2.3 流域汇流计算 10 本次评价汇流计算采用了 两 种方法：综合瞬时单位线法和经验公式法，汇流计算时段均采用 t=15min，经分析比较，最终采用 综合瞬时单位线法计算 结果。 1）综合瞬时单位线法 综合瞬时单位线法将流域汇流过程假设为由 n 个等效线性水库串联体对水流的调蓄过程。把瞬时作用于流域上的单位净雨水体在流域出口断面形成的时间概率密度分布曲线称为瞬时汇流曲线，量纲为T1 。把单位净雨乘以瞬时汇流曲线称为瞬时单位线。 瞬时汇流曲线的数学表达式为： ktnn ektnktu 1)()(1),0( （ 13） 式中： n 线性水库个数； k 一个线性水库的调蓄参数， h； t 时间， h ； )n( 伽玛函数。 单位强度净雨过程在流域出口断面形成的水体时间概率分布函数称为 )(tSn 曲线，它是瞬时汇流曲线对时间的积分，无量纲。数学表达式为： t nn mndttutS 0 ,0 ， ktm （ 14） 式中： )m,n( n 阶不完全伽玛函数。 时段单位净雨在流域出口断面形成的概率密度曲线称为时段汇