《城市防洪工程设计规范》[条文说明]GB/T 50805-2012

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1总 则

总 则


1.0.1 洪灾,包括由江河洪水、山洪、泥石流等引发的灾害,是威胁人类生命财产的自然灾害,给城市造成的经济损失尤为严重。城市涝灾多由暴雨形成,涝洪灾害常相伴发生。涝水形成时,往往洪峰流量也较大,城区外河水位高,涝水排泄不畅,导致低洼地带积水、路面受淹、交通中断,给人民生活带来极大不便,甚至造成较大经济损失。沿海和河口城市地势低洼,经常受海潮及台风的威胁,台风往往带来狂风、大浪、暴潮和暴雨,引起的风灾、潮灾及洪、涝灾害惨重,有时甚至是毁灭性的,潮水顶托更加剧城市的洪涝灾害,城市是地区政治、经济、文化、交通的中心,是流域防洪的重点,为了更有效地减轻洪涝潮水灾害损失,提高城市抵御洪涝潮灾害的能力,指导城市防洪潮建设,特制定本规范。
    根据现行国家标准《中华人民共和国国家标准城市规划基本术语标准》GB/T 50280的规定,城市(城镇)是以非农产业和非农业人口聚集为主要特征的居民点,包括按国家行政建制设立的市和镇。市是经国家批准设市建制的行政地域,是中央直辖市、省直辖市和地辖市的统称,市按人口规模又分为大城市、中等城市和小城市;镇是经国家批准设镇建制的行政地域,包括县人民政府所在地的建制镇和县以下的建制镇;市域是城市行政管辖的全部地域。
    本规范中城市防洪工程指为防治江河洪水、涝水、海潮、山洪、泥石流等自然灾害所造成的损失而修建的水工程。

1.0.3 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第1.0.3条的规定。根据《中华人民共和国防洪法》:“防洪规划是江河、湖泊治理和防洪工程设施建设的基本依据。”“城市防洪规划,由城市人民政府组织水行政主管部门、建设行政主管部门和其他有关部门依据流域防洪规划、上一级人民政府区域防洪规划编制,按照国务院规定的审批程序批准后纳入城市总体规划。”城市防洪规划是江河流域防洪规划的一部分,并且是流域防洪规划的重点,有些城市必须依赖于流域性的洪水调度才能确保城市的防洪安全,所以本条作此规定。随着我国社会经济的发展,城市化程度不断提高、城市规模在迅速扩大、城市市政建设日新月异,因此城市防洪工程建设一方面要充分考虑城市近远期发展,为城市可持续发展留出空间;另一方面要与城市发展、市政建设相结合、相协调,与生态环境相协调,考虑技术可行、投资经济、方便人们生活、美化人们生存环境与空间,提高生活质量。所以城市防洪工程规划设计,必须以流域规划为依据,全面规划、综合治理。

1.0.4 我国地域辽阔、人口众多,城市分布于平原海滨区和山区,由于所处地域的差异,所受洪灾也有不同,平原区易于洪涝相交,积涝成灾;海滨区除受洪涝灾害威胁外,风暴潮灾也不容忽视;山区城市防洪安全受山洪、泥石流双重威胁。因此,不同地域的城市应分析本城市的灾害特点,在防御江河洪水灾害的同时,对可能产生的涝、潮、山洪、泥石流灾害有所侧重,有的放矢,取得最佳效果。

1.0.5 基础资料是设计的基础和依据,必须十分重视基础资料的收集、整理和分析工作。不同的设计阶段对基础资料的范围、精度要求不同,选用的基础资料应准确可靠,符合设计阶段深度要求。

1.0.6 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第1.0.4条的规定,是根据《中华人民共和国河道管理条例》第11条、第16条的规定制定的。制定本条的目的是为确保河道行洪能力,保持河势稳定和维护堤防安全。

1.0.7 湿陷性黄土、膨胀土等特殊土可能使城市防洪工程失去稳定,影响工程安全,造成城市防洪工程失效。我国三北地区(东北、西北、华北)属于季节冻土及多年冻土地区,水工建筑物冻害现象十分普遍和严重;黄河、松花江等江河中下游还存在凌汛灾害;地面沉降导致防洪设施顶部标高降低,从而降低抗洪能力的情况也是屡见不鲜,上海黄浦江、苏州河防洪墙几次加高,一个重要原因就是为了弥补因地面沉降造成防洪标准的降低而进行的。地面沉降还会引起防洪设施发生裂缝、倾斜甚至倾倒,完全失去抗洪能力。上述情况均是可能危及城市防洪安全的不利状况,因此本条作此规定。

1.0.9 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第1.0.5条的规定,将原规定“重要城市的防洪工程设计在可行性研究阶段,应参照现行《水利经济计算规范》进行经济评价,其内容可适当简化”修改为“城市防洪工程设计应按照国家现行有关标准的规定进行技术经济分析”。技术经济分析是从经济上对工程方案的合理性与可行性进行评价,为工程方案选优提供科学依据,是研究城市防洪工程建设是否可行的前提。

1.0.10 本规范具有综合性特点,专业范围广、涉及的市政设施多。本规范对城市防洪设计中所涉及的问题作了全面、概括、原则的论述,其目的是在城市防洪设计中统筹考虑、相互协调、全面配合,既保证城市防洪安全,又避免相互矛盾和干扰,满足各部门要求。对有些专业规范,我们作了必要的搭接,其他更多的专业规范不再赘述,应按有关专业规范要求执行。


2城市防洪工程等级和设计标准

2.1 城市防洪工程等别和防洪标准

2.1 城市防洪工程等别和防洪标准


2.1.1 本条是在原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第2.1.1条基础上制定的。在我国660余座建制市中,639座有防洪任务,占96.67%,达到国家防洪标准的只有236个。洪水对城市的危害程度与城市人口数量密切相关,人口越多洪水危害越大。
    目前我国城市化速度加快,超过50万人口的城市较多,根据第五次人口普查结果,我国城市人口在200万以上的城市有12个,即北京市、上海市、天津市、重庆市、辽宁省沈阳市、古林省长春   市、黑龙江省哈尔滨市、江苏省南京市、湖北省武汉市、广东省广州市、四川省成都市、陕西省西安市;人口在100万~200万的城市有22个,即河北省石家庄市、河北省唐山市、山西省太原市、内蒙古自治区包头市、辽宁省大连市、辽宁省鞍山市、辽宁省抚顺市、吉林省吉林市、黑龙江省齐齐哈尔市、江苏省徐州市、浙江省杭州市、福建省福州市、江西省南昌市、山东省济南市、山东省青岛市、山东省淄博市、河南省郑州市、湖南省长沙市、贵州省贵阳市、云南省昆明市、甘肃省兰州市、新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市;人口在50万~100万的城市则共有47个;人口在20万~50万的城市则更多,共有113个。考虑到我国城市的发展,原来的防洪标准已不适应,如果仍按原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92的4个城市等级,大于150万人口的城市不论是首都、直辖市、省会城市,不论其防洪重要性如何均为一等城市,同属一个标准,显然这是不合理的。
    城市防洪标准,不仅与城市的重要程度、城市人口有关,还与城市防洪工程在城市中的影响和作用有关。有的山区、丘陵区城市重要性大、人口多,但由于具体城市的自然条件因素,许多重要的基础设施、厂矿企业、学校及城市人口并不受常遇江河洪水威胁,此时笼统用城市人口套城市等别套较高城市防洪标准,就很不经济,并可能影响城市人文景观,给城市人民生活造成不便。
     综上所述,本规范中,将表2.1.1中的城市等别改为城市防洪工程等别,并根据城市防洪工程保护范围内城市的社会经济地位的重要程度和防洪保护区内的人口数量划分为四等,由城市防洪工程等别确定城市防洪工程的防洪设计标准,避开城市等别问题,以改变由城市的重要程度、城市人口使城市防洪工程标准过高问题。
    在现代城市居住的人口有非农业人口、农业人口还有外来人口,在不少城市中外来常住人口占有一定的比例,因此,本规范将原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92中规定的非农业人口改为常住人口。

2.1.2 城市防洪工程的防御目标包括江河洪水、山洪、泥石流、海潮和涝水。
    城市防洪工程的防洪设计标准是指采用防洪工程措施和非工程措施后,具有的防御江河洪水的能力。表2.1.2中的防洪设计标准,主要是参考我国城市现有的或规划的防洪标准,并考虑我国的国民经济能力等因素确定。考虑到山洪对城市造成的灾害,往往是局部的,因此采用略低于防御江河洪水的标准。
     城市防洪设计标准的表述:一个城市若受多条江河洪水威胁时,可能有多个防洪标准,但表达城市防洪设计标准时应采用防御城市主要外河洪水的设计标准,同时还要说明其他的防(潮)设计标准。例如,上海防御黄浦江洪水的防洪标准为200年,防潮标准为200年一遇潮位加12级台风;武汉防长江洪水的防洪标准为100年一遇,防城区小河洪水的防洪标准为10年~20年一遇。
    防洪设计标准上、下限的选用,应考虑受灾后造成的社会影响、经济损失、抢险难易等因素,酌情选取,不能一刀切。
    城市治涝设计标准是本次《城市防洪设计规范》新增的内容。城市涝水指由城区降雨而形成的地表径流,一般由城市排水工程排除。城市排水工程的规模、管网布设、管理一般是由市政部门负责。城市防洪工程所涉及的治涝工程,应是承接城市排水管网流出的承泄工程,包括排涝河道、行洪河道、低洼承泄区等。
    “治涝”措施主要采取截、排、滞,即拦截排涝区域外部的径流使其不进入本区域;将区内涝水汇集起来排到区外;充分利用区内湖泊、洼淀临时滞蓄涝水。
    治涝设计标准表达方式有两种,一种以消除一定频率的涝灾为设计标准,通常以排除一定重现期的暴雨所产生的径流作为治涝工程的设计标准;另一种则以历史上发生涝灾比较严重的某年实际发生的暴雨作为治涝标准。
    城市治涝设计标准应与城市政治、经济地位相协调。目前,我国一些城市的治涝设计标准基本在5年~20年一遇,北京市和南京市的治涝设计标准为20年一遇;上海市治涝设计标准为20年一遇24h 200mm雨量随时排除;杭州市建成区20年一遇24h暴雨当天排干;宁波市市内排涝20年一遇24h暴雨1日排干;广东地级市治涝设计暴雨重现期10年~20年一遇,县级市10年一遇,城市及菜地排水标准24h暴雨1日路、地面水排干;天津市规划治涝设计标准为20年一遇;福州市治涝设计标准5年一遇内涝洪水内河不漫溢;武汉市的治涝设计标准为3年~5年一遇。
    城市的治涝设计标准应根据城市的具体条件,经技术经济比较确定。同一城市中,重要干道、重要地区或积水后可能造成严重不良后果的地区,治涝设计标准(重现期)可高些,一些次要地区或排水条件好的地区,重现期也可适当低些。

2.1.3 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第2.1.3条的规定。我国幅员辽阔,各城市的自然、经济条件相差较大,不可能把各类城市的防洪工程的防洪标准全规定下来,应根据需要与可能,结合城市防洪保护区的具体情况,经技术经济比较论证,报上级主管部门批准后可适当提高或降低其标准。由于投资所限,城市防洪工程的防洪标准不能一步到位时,可分期实施。

2.1.4 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第2.1.4条的规定。当城市分布在河流两岸或城市被河流分隔成多个片区时,城市防洪工程可分区修建。各分区城市防洪工程可根据其防洪保护区的重要性选取不同的工程等别与设计标准,这样,使必须采用较高防洪设计标准的防护区得到应有的安全保证,同时也不致因局部重要地区而提高整个城市的防洪设计标准,以节省投资。

2.1.5 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第2.1.5条的规定。

2.1.6 本条是对城市防洪工程抗震设计的规定。


2.2 防洪建筑物级别

2.2 防洪建筑物级别


2.2.1 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第2.2.1条的规定,仅将原标准中的“城市等别”修改为“城市防洪工程等别”。城市防洪建筑物系防洪工程中的所有建筑物的总称,主要是堤防、防洪闸、穿堤建筑物和穿越江河的交叉建筑物。
     确定城市防洪建筑物的级别主要根据城市防洪工程的等别和建筑物的重要性而定,根据具体情况本规范将防洪建筑物的级别分为5级。

2.2.2 本条为新增的内容,是参照现行行业标准《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL 252-2000第2.2.5条制定的。穿堤建筑物与堤防同时挡水,一旦失事修复困难,加固也很不容易;拦河建筑物两岸联结建筑物也建在堤防上,同样存在加固、修复困难的问题,因此规定拦河建筑物、穿堤建筑物级别不低于堤防级别,可根据其规模和重要性确定等于或高于堤防本身的级别。

2.2.3 因为防洪建筑物的安全超高和稳定安全系数在各单项工程相应的设计规范中均有详细规定,所以本规范取消了原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92中第2.3节、第2.4节内容,代之以“城市防洪工程建筑物的安全超高和稳定安全系数,应按国家现行有关标准的规定确定”。


3设计洪水、涝水和潮水位

3.1 设计洪水

3.1 设计洪水


3.1.1 本章是在原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第4章规定的基础上制定的。本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第4.1.1条的规定。本规范所称的设计洪水是指城市防洪工程设计中江河、山沟和城市山丘区河沟设计断面所指定标准的洪水,根据城市防洪工程设计需要可分别计算设计洪峰流量、时段洪量及洪水过程线。城市江河具有一定的长度,一般要选定一个控制断面作为设计断面进行设计洪水计算。城市防洪建筑物主要是洪峰流量(反映在水位)起控制作用。鉴于洪水位受河道断面的影响,一般采用先计算设计洪水流量再用水位流量关系法或推水面线的方法确定设计洪水位,不宜通过洪水位频率曲线外延推求稀遇标准的设计洪水位,因此删除了原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92中有关用频率分析方法计算设计洪水位的内容。

3.1.2 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第4.1.3条的规定。水文资料关系到设计洪水计算方法的选择及成果的精度和质量,因此本条规定计算设计洪水依据的资料应准确可靠,必要时进行重点复核。

3.1.3 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第4.1.4条的规定,是对计算设计洪水系列及洪水形成条件的一致性的要求,相伴的还有合理性检查。

3.1.4 本条基本沿用原《城市防洪下程设计规范》CJJ 50-92第4.1.5条的规定。计算设计洪水时根据设计流域的资料条件采用下列方法:
    1 大中型城市防洪工程,基本采用流量资料计算设计洪水。城市防洪的设计断面或其上、下游附近有水文站且控制面积相差不大时,可直接使用其资料作为计算设计洪水的依据。当城市受一条以上河流的洪水威胁,且不同河流的洪水成因相同并相互连通时,则选定某一控制不同河流的总控制断面作为设计断面,也可将不同河流附近控制站的洪水资料演算至总设计断面进行叠加,计算设计洪水。
    2 城市江河设计断面附近没有可以直接引用的流量资料时,可采用暴雨资料来推算设计洪水。由暴雨推算设计洪水有许多环节,如产流、汇流计算中有关参数的确定,要求有多次暴雨、洪水实测资料,以分析这些参数随洪水特性变化的规律,特别是大洪水时的变化规律。
    3 有的城市所在河段不仅没有流量资料,且流域内暴雨资料也短缺时,可利用地区综合法估算设计洪水。
    对于山沟、城市山丘区河沟等小流域可用推理公式或经验公式法估算设计洪水,也可采用经审批的各省(市、区)《暴雨洪水查算图表》计算设计洪水。但是,《暴雨洪水查算图表》是为无资料地区的中小型水库工程进行设计洪水计算而编制的,主要用于计算稀遇设计洪水,用于计算常遇(50年一遇及其以下标准)洪水,其计算结果有偏大的可能,同此,需要注意分析计算成果的合理性。
    4 对于城市山丘区河沟设计断面,由于城市化的发展使地面不透水面积增长,暴雨的径流系数增大,洪水量增加,加快汇流速度,使洪峰流量增大和峰现时间提前。因此设计洪水计算应根据城市发展规划,考虑城市化的影响。

3.1.5 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第4.1.6条的规定。设计洪水是重要的设计数据,如果偏小,就达不到要求的设计标准,严重时会影响到城市的安全;若数据偏大,将造成经济上的浪费。一条河流的上下游或同一地区的洪水具有一定的洪水共性,因而应对设计洪水计算的主要环节、选用的有关参数和计算成果进行地区上的综合分析,检查成果的合理性。

3.1.6 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第4.1.7条的规定。设计断面上游调蓄作用较大的工程,是指设计断面以上流域内已建成或近期将要兴建具有较大调蓄能力的水库、分洪、滞洪等工程。推求设计断面受上游水库调蓄影响的设计洪水,应进行分区,分别计算调蓄工程以上、调蓄工程至城市设计断面之间的设计洪水。应拟定设计断面以上的洪水地区组成方式。本条规定了设计洪量分配可采用典型洪水组成法和同频率组成法两种基本方法。由于河网调蓄作用等因素影响,一般不能用洪水地区组成法拟定设计洪峰流量的地区组成。

3.1.7 本条基本沿用原《城市防洪工程设汁规范》CJJ 50-92第4.1.8条的规定。放大典型洪水过程线,要考虑工程防洪设计要求和流域洪水特性。洪峰流量、时段洪量都对工程防洪安全起作用时,可采用按设计洪峰流量、时段洪量控制放大,即同频率放大。但是,为了不致严重影响洪水时程分配特征,时段不宜过多,以2个~3个时段为宜。工程防洪主要由洪峰流量或某个时段洪量控制时,可采用按设计洪峰流量或某个时段洪量控制同倍比放大。
    由于各分区洪水过程线是设计断面洪水过程线的组成部分,因此各分区都采用同一典型洪水过程线放大,才能使各分区流量过程组合后与设计断面的时段流量基本一致,满足上下游之间的水量平衡。

3.1.8 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第1.1.9条的规定。所拟定的设计洪水地区组成方式在设计条件下是否合理,需要通过分析该组成是否符合设计断面以上各分区大洪水组成规律才能加以判断。拟定设计洪水地区组成方式后,一般先分配各分区洪量,后放大设计洪水过程线。如果采用同频率洪水地区组成法分配时段洪量,各分区洪水过程线的放大倍比是不相同的,虽然时段洪量已得到控制,但各分区洪水过程线组合到设计断面的各时段洪量不一定满足水量平衡要求。因此,应从水量平衡方面进行合理性检查。如果差别较大,可进行适当调整。

3.1.9 城市河段治理是流域防洪规划中的重要内容,设计洪水位影响因素复杂。为保持规划设计成果的一致,增加本条规定。在经主管部门审批的流域规划或防洪规划中明确规定城市河段的控制设计洪水位时,该设计洪水位可作为城市防洪工程设计的依据直接引用。但是,当影响设计洪水位的因素与流域规划或防洪规划中的条件不同时,需进行复核、不宜直接引用。


3.2 设计涝水

3.2 设计涝水


3.2.1 本条规定了城市涝水计算的基本方法。本规范所称的设计涝水是指城市及郊区平原区因暴雨而产生的指定标准的水量。根据城市防洪工程设计需要可分别计算设计涝水流量(或排涝模数)、捞水总量及涝水过程线。

3.2.2 按涝水形成地区下垫面情况的不同,涝区可分为农区(郊区)和城(市)区(市政排水管网覆盖区域)两部分。涝水的排水系统一般根据城市规划布局、地形条件,按照就近分散、自流排放的原则进行流域划分和系统布局。城区和郊区的下垫面情况不同,对暴雨产、汇流的影响也不同;不同分区涝水的排出口位置不同,承泄区也可能不同,因此应按下垫面条件和排水系统的组成情况进行分区,分别计算各分区的涝水。

3.2.3 郊区以农田为主的分区设计涝水,主要与设计暴雨历时、强度和频率,排水区形状,排涝面积,地面坡度,植被条件,农作物组成,土壤性质,地下水埋深,河网和湖泊的调蓄能力,排水沟网分布情况以及排水沟底比降等因素有关。市政排水管网覆盖区域分区设计涝水,主要与设计暴雨历时、强度和频率,分区面积,建筑密集程度和雨水管设计排水流量等因素有关。因此,设计涝水应根据当地或邻近地区的实测资料分析确定。
    设计涝水计算的基本方法与设计洪水相同,只是设计涝水的标准比较低,其次平原区流域下垫面受人类活动影响较大,而且这些影响是渐变的,因此要特别注意实测资料系列的一致性。

3.2.4 本条采用了现行同家标准《灌溉与排水工程设计规范》GB 50288-1999中第3.2.4条的内容。规定了地势平坦、以农田为主分区的地区缺少实测资料时,设计涝水的计算方法。

3.2.5 本条规定了城市排水管网控制区在缺少实测资料情况下分区设计涝水的计算方法。
    1 暴雨时段根据设计要求确定,设计面暴雨按资料条件进行计算。各分区采用同一设计面暴雨量。典型暴雨过程在与时段设计面暴雨量接近的自记雨量资料中选取。
     综合径流系数采用现行同家标准《室外排水设计规范》GB 50014-2011第中3.2.2条的内容,根据排水分区建筑密集程度,按本规范表3.2.5确定。对于城区而言,流域下垫面大多为硬化的不透水面积,暴雨损失主要表现为暴雨初期的截留和填洼,下渗所占比重较小,因此可根据具体情况分析确定扣损方法,计算产流过程。
    2 城市排水管网控制区汇流一般通过地面、众多雨水井和排水管渠汇集,出流受排水管渠规模的限制。汇流时间为地面集水时间和管渠内流行时间,汇流较快。当分区排水面积在2km2左右时,汇流时间一般在1h以内。针对城市化地区排水系统的管道集、流程短、集流快和整个市政管网的调蓄能力极为有限的特点,可忽略汇流过程中管网的调蓄作用,直接采用净雨过程作为涝水的汇集过程,即可按等流时线法将分区净雨过程概化为时段平均流量过程。然后再以分区雨水管的设计流量为控制推算排水过程。当流量小于或等于雨水管的设计流量时,即为本时段排水流量;当流量大于雨水管的设计流量时,即形成本区地面积水,本时段排水流量为雨水管的设计流量,形成的地面积水计入下一时段;依此类推计算排水过程。在资料较齐全的流域,可选用流域水文模型进行汇流计算。
     关于分区雨水管的设计流量,若已有规划设计审批成果或管网已建成,可采用已有成果,否则按本规范第3.2.6条的规定进行计算。
    3 对于城市的低洼区,可参照本规范第3.2.4条的平均排除法计算设计涝水。暴雨历时和排水历时等参数可根据设计要求分析确定。排水过程应考虑泵站的排水能力。

3.2.6 本条采用现行国家标准《室外排水设计规范》GB 50014-2011中第3.2.1条和第3.2.4条的内容。
    1 城区雨水量的估算,采用其推理公式。
    2 城区暴雨强度公式,在城市雨水量估算中,宜采用规划城市近期编制的公式。当规划城市无上述资料时,可参考地理环境及气候相似的邻近城市暴雨强度公式。雨水计算的重现期一般选用1年~3年,重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区,一般选用3年~5年,并应与道路设计协调。特别重要地区可采用10年以上。这里所说的重现期与水利行业的重现期不同,为年选多个样法的计算结果。
    3 径流系数,在城市雨水量估算中宜采用城市综合径流系数。全国不少城市都有自己城市在进行雨水径流计算中采用的不同情况下的径流系数。按建筑密度将城市用地分为城市中心区、一般规划区和不同绿地等,按不同的区域,分别确定不同的径流系数。城市人口密集,基础设施多且发展快,估算设计涝水流量,应考虑地面硬化涝水流量增大的因素。在选定综合径流系数时,应以城市规划期末的建筑密度为准,并考虑到其他少量污水量的进入,取值不可偏小,必要时应留有适当裕度。

3.2.7 对城市涝水和生产、生活污水合用的排水河道,排水河道的设计排水流量除考虑设计涝水流量外,污水汇入量也要计算在内,以保证排水河道规模。

3.2.8 城市的河、湖、洼地,在排涝期间有一定的调蓄能力。对利用河、湖、洼蓄水、滞洪的地区,排涝河道的设计排涝流量,应考虑排涝期间河、湖、洼地的蓄水、滞洪作用。


3.3 设计潮水位

3.3 设计潮水位


3.3.1 本节更新了原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第4.2节的内容。设计潮水位分析计算采用现行行业标准《水利水电工程水文计算规范》SL 278-2002中第5.2节的内容。

3.3.2 潮水位系列根据设计要求,按年最大(年最小)值法选取高、低潮水位。对历史上出现的特高特低潮水位,需注意特高潮水位时有无漫溢,特低潮水位时河水与外海有无隔断。

3.3.3 本条规定了设计依据站实测潮水位系列在5年以上但不足30年时,设计潮水位计算方法与要求。

3.3.4 本条规定了潮水位频率曲线采用的线型。根据我国滨海和感潮河段37个站潮水位分析,皮尔逊Ⅲ型能较好地拟合大多数较长潮水位系列,因此规定可采用皮尔逊Ⅲ型。

3.3.5 设计潮水位过程的选择,即潮型设计,包括设计高低潮水位相应的高高潮水位(或设计高高潮水位相应的高低潮水位)推求、涨落潮历时统计和潮水位过程线绘制等。
    设计高低潮水位相应的高高潮水位(或设计高高潮水位相应的高低潮水位)的确定;从历年汛期实测潮水位资料中选择与设计高低潮水位值相近的若干次潮水过程,求出相应的高高潮水位。采用相应的高高潮水位的平均值或采用其中对设计偏于不利的一次高高潮水位作为与设计高低潮水位相应的高高潮水位(设计高高潮水位相应的高低潮水位的确定,方法同上)。
     涨潮历时、落潮历时统计:从实测潮水位资料中找出与设计频率高低潮水位(或高高潮水位)相接近的若干次潮水位过程,统计每次潮水位过程的涨潮历时和落潮历时,取其平均值或对设计偏于不利的涨潮历时和落潮历时。
    潮水位过程设计:可根据上述分析拟定的设计高低潮水位(或高高潮水位)和相应的高高潮水位(或高低潮水位)及涨潮历时或落潮历时,在历年汛期实测潮水位过程中选取与上述特征相近的潮型,按设计值控制修匀得到设计潮水位过程。

3.3.6 挡潮闸关闭使涨潮阻于闸前,潮流动能变为势能,产生潮水位壅高现象;落潮时,闸上无水流动能下传,闸下潮水的部分势能变为动能使水流出,产生潮水位落低现象。因此,在挡潮闸设计时,需考虑建闸引起的潮水位壅高和落低。雍高和落低数值,可根据类似工程的实际观测资料和数模计算确定,有条件时还可进行物理模型试验。

3.3.7 设计高、低潮水位计算成果,可通过本站与地理位置、地形条件相似地区的实测或调查特高(低)潮水位、计算成果等方面分析比较,检查其合理性。


3.4 洪水、涝水和潮水遭遇分析

3.4 洪水、涝水和潮水遭遇分析


3.4.1 本条规定了洪水、涝水和潮水遭遇分析的基本方法;规定了兼受洪、涝、潮威胁的城市,进行洪水、涝水和潮水位遭遇分析研究的重点。

3.4.2 本条规定了遭遇分析对基本资料的要求。进行遭遇分析所依据的同期洪水、降雨量、潮水位资料系列应在30年以上。当城市上游流域修建蓄水、引水、分洪、滞洪等工程或发生决口、溃坝等情况,明显影响各年洪水资料的一致性时,应将洪水系列资料统一到同一基础。进行遭遇分析,应具有较长的同期资料。同期资料系列越长,反映的遭遇组合信息量越多,便于分析遭遇的规律。如同期资料系列不足30年应采用合理方法进行插补延长。

3.4.3 本条规定了洪、涝、潮遭遇分析的取样原则。进行以洪水为主,与相应涝水、潮水位遭遇分析,洪水按年最大洪峰流量、时段洪量取样;涝水统计相应的时段降水量;潮水位统计相应时段内的最高潮水位。洪量的统计时段长度视洪水过程的陡缓情况确定,降水量的时段长度可按涝水计算的设计暴雨时段长度进行确定。相应时间应以遭遇地点为基准,考虑洪水的传播时间和涝水的产汇流时间确定。为增加遭遇分析的信息量,也可按某一量级以上的洪水或高潮水位或涝水进行统计,可按2年一遇或5一遇以上量级进行统计。具体量级可根据设计标准的高低确定,设计标准高时可取得高一些,设计标准低时可取得低一些。一年内可选取多次资料。进行高潮水位(或涝水)为主,其他要素相应的遭遇分析,取样方式类似。

3.4.4 本条规定了进行洪、涝、潮遭遇规律分析的原则和方法,同时规定了特殊遭遇情况分析要求。

3.4.5 形成洪水和涝水的暴雨因地域不同而存在差异,必须检查洪水、涝水与潮水位的遭遇分析成果的合理性。


4防洪工程总体布局

4.1 一般规定

4.1 一般规定


4.1.1 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第3.1.1条的规定,增加了“利用河流分隔、地形起伏采取分区防守”的内容,我国有些城市,因河流分隔、地形起伏或其他原因,分成了几个单独防护的部分。例如哈尔滨市、武汉市、广州市、芜湖市等城市被河流分隔;重庆市不仅被河流分隔,且城区高程相差悬殊,对于这些情况,可把河流两岸作为两个单独的防护区。因为多数城市还是靠堤防、防洪墙保护的,套用过高的防洪标准,既不符合实际防洪需要,又造成占地和过分投资,还影响城市的美观和人们日常生活。分区防守符合城市防洪形势实际,节省工程占地、节约投资,利于城市景观美化,方便人们日常生活,因此本条作此原则性规定。有关超标准洪水的规定单独成节,故从本条移出。

4.1.2 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第3.1.2条的规定,并补充规定“城市防洪应对洪、涝、潮灾害统筹治理”,因洪涝潮灾害常相伴而生。处于山区、丘陵区、内陆平原区的城市常受洪、涝灾害威胁,对于沿海和河口城市而言,可能同时受洪、涝、潮灾害威胁,故此本条作此规定。
     工程措施与非工程措施相结合,是综合治理的具体体现。非工程措施指通过法令、政策、经济手段和工程以外的技术手段,以减轻灾害损失的措施。“防洪非工程措施”一般包括洪水预报、洪水警报、洪泛区土地划分及管理、河道清障、洪水保险、超标准洪水防御措施、洪灾救济以及改变气候等。

4.1.3 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第3.1.4条的规定,增加了“城市防洪工程总体布局,应与城市发展规划相协调”的要求,将原条文中“兼顾使用单位和有关部门的要求。提高投资效益”修改为“兼顾综合利用要求,发挥综合效益”。随着社会经济的快速发展和生活水平的提高,人们的生活理念不断变化,越来越重视生存环境的美化、人性化及可持续发展,城市防洪总体布局,特别是江河沿岸防洪工程布置常与河道整治、码头建设、道路、桥梁、取水建筑、污水截流,以及滨江公园、绿化等市政工程相结合,发挥综合效益。自20世纪80年代以来,城市防洪建设从主要靠堤防抗洪发展到综合治理,如上海黄浦江边、天津海河两岸,防洪建设与航运码头、河道疏浚、污水截流、滨河公园等市政建设密切配合,既提高了城市抗洪能力,又改善和美化了城市环境,收到事半功倍的效果。兰州市黄河堤防、扩岸建设,将十里长堤与滨河公园、公路密切配合,满足防洪、公园、交通及开拓路南大片土地等四方面的要求。哈尔滨市松花江堤防、扩岸建设,在20世纪50年代建成斯大林公园、太阳岛公园,20世纪80年代在为提高防洪标准进行堤防加高培厚建设中,实行堤、路、广场相结合,不但使滨江公园向上、下游延伸,打通了堤顶通道,而且堤后打通了滨江公路,并建成4个满足交通要求的广场,为方便抗洪抢险和缓解城市交通改善了条件。20世纪80年代以来太原市的汾河公园、福州市的江滨路、杭州市的钱塘江滨江路等都是在建设防洪堤防的同时与公园、道路相结合,美化了城市环境,提升城市品位,带动和促进了城市经济发展,发挥了城市防洪工程多功能作用。这一切都是有前提条件的,即确保防洪安全。

4.1.4 本条基本沿用原《城市防洪工程设汁规范》CJJ 50-92第3.1.5条的规定。保留城市湖泊、水塘、湿地等天然水域,不仅有利于维持生态平衡,改善环境,而且可以用来调节城市径流,适当减小防洪排涝工程规模,发挥综合效应。

4.1.5 城市与外部联系的主要交通干线、输油、输气、输水管道、供电线路是城市的生命线,从人性化出发,保障其安全与通畅是必要的。

4.1.7 本条源于原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第3.1.3条的规定:“防洪建筑物建设应因地制宜,就地取材”是为了降低工程造价;“建筑形式宜与周边景观相协调”则是为了城市整体建筑风格的统一美。

4.1.8 本条参照现行行业标准《水利工程水利计算规范》SL 104-1995有关规定制定,在城市防洪工程体系中的堤防、分蓄洪工程、水库、河道整治、涝水防治等工程,应当根据城市防洪要求明确各单项工程的任务与标准,考虑各单项工程间的相互结合,充分发挥各工程的效能来确定其建设规模与调度运用原则,关于各工程特征值的确定在《水利工程水利计算规范》SL 104-1995中已有详细规定,本规范不再赘述。


4.2 江河洪水防治

4.2 江河洪水防治


4.2.1 基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第3.2.1条的规定,城市是人类活动强度最大的地域,由于社会经济发展和城市建设必然会影响城巾范围内水域发生变化,如扩展市区、填废水面、桥梁、码头、路面硬化等,应注意这方面变化对江河洪水可能带来的影响。因此应充分收集江河水系甚础资料,包括水文气象、地形、河势、地质、工程、社会经济等,根据最新资料复核江河的防洪标准。

4.2.2 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第3.2.3条的规定,是对城市防洪总体布局工程布置原则提出的要求。

4.2.3 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第3.2.2条的规定,目的在于尽量不改变自然水流条件,维护河势稳定,确保防洪安全。

4.2.4 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第3.2.5条的规定,主要根据我国河网地区城市防洪工程建设实践经验制定的。


4.3 涝水防治

4.3 涝水防治


4.3.1~4.3.4 这4条规定给出涝水防治的一般原则。城市治涝是城市总体规划的重要组成部分,城市治涝工程是城市建设的重要基础工程,因此,治涝工程应满足城市总体规划要求。防洪排涝是密不可分的,城市防洪工程总体设计时,防洪应当考虑排涝出路问题,排涝工程也应充分考虑与防洪工程的衔接,使得防洪排涝两不误。


4.4 海潮防治

4.4 海潮防治


4.4.1 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第3.3.4条的规定。

4.4.2 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第3.3.1条的规定。

4.4.3 本条基本沿用原《城巾防洪工程设计规范》CJJ 50-92第3.3.2条的规定,将原条款中的“采取相应的防潮措施,进行综合治理”修改为“确定海堤工程设计水位”。

4.4.4 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第3.3.3条的规定。


4.5 山洪防治

4.5 山洪防治


4.5.1 本条明确了山洪防治的总原则。

4.5.2 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第3.4.1条的规定。

4.5.3 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第3.4.2条的规定。

4.5.4 本条是在确保中小水库和蓄洪区安全的条件下规定的,充分发挥流域防洪体系的作用。


4.6 泥石流防治

4.6 泥石流防治


4.6.1 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第3.5.1条的规定。将原条文“泥石流防治应采取防治结合、以防为主,拦排结合、以排为主的方针”修改为“泥石流防治应贯彻以防为主,防、避、治相结合的方针”,由于泥石流灾害暴发突然,破坏性极大,城市人口密集,由此造成人员伤亡、财产损失;泥石流挟裹着大块石和大量泥沙,排导十分困难;根据泥石流防治的实践经验、泥石流的特点,还是应以防为主,防、避、治相结合。新建的城市应避开泥石流发育区。
    本规范更加强调综合治理的作用与效果。

4.6.2 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第3.5.2条的规定。

4.6.3 工程设计中应重视水土保持的作用,降低泥石流发生的几率。


4.7 超标准洪水安排

4.7 超标准洪水安排


4.7.1~4.7.3 城市防洪总体布局,应在流域防洪规划总体安排下,对超标准洪水作出安排,最大限度地保障城市人民生命财产安全,减少洪灾损失。


5江河堤防

5.1 一般规定

5.1 一般规定


5.1.1 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.1.1条的规定。城市范围内一般都修建了堤防,所以在重新规划、修建城市防洪工程时,首先考虑现有堤防的利用;同时考虑岸边地形、地质条件,目的是保证堤防稳定、节省工程量、节约投资;也要考虑防汛抢险要求,给防汛抢险堆料、运输等留出余地和通道。堤线走向一般与洪水主流向平行,遇转折处需以平缓曲线过渡,以顺应流势,避免水流出现横流、旋涡,冲刷堤防。
    与沿江(河)市政设施的协调主要是指市政穿堤建筑物、取水口、排水口的位置,港口、码头的位置,交通闸的设置以及涵、闸、泵站等的设置,滨河公园、滨河道路布置、城市景观建设等符合综合利用要求。

5.1.2 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.1.2条的规定。堤距与城市总体规划、河道地形、水位紧密相关。堤距过近,可能使水位壅高、堤身加大、水流流速加大,险工增多,因此,在确定堤距与水面线时需与上、下游统一考虑,避免河道缩窄太小造成壅水,同时需要拟定几个方案,分别比较水位、流速、险工险情、工程量及造价等,最后经技术经济比较确定,并应根据城市社会发展和水环境建设的要求,适当留有余地。

5.1.3 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.1.3条的规定。设计水位决定堤防高度,关系到堤防的安全,因此设计水位的确定要慎重,以接近实际情况为佳。河床糙率既反映河槽本身因素(如河床的粗糙程度等)对水流阻力的影响,又反映水流因素(如水位的高低等)对水流阻力的影响,在水面线计算中,糙率取值对计算结果影响较大。因此,尽可能地用实测洪水资料推求糙率,使糙率取值更接近实际情况。

5.1.5 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.1.5条的规定。设置防浪墙上要是为了降低堤防高度,减少土方量,为保证堤防安全,要求土堤堤顶不应低于设计洪水位加0.5m。

5.1.6 在确定堤顶高程公式中没有考虑堤防建成后的沉降量,因此,在施工中要预留沉降量,沉降量可参考表1。对有区域沉降的土堤经论证可以适当提高。

表1 土堤预留沉降值

堤身的土料普通土砂、砂卵石
堤基的土质普通土砂、砂卵石普通土砂、砂卵石
提高
(m)
3以上0.200.150.150.10
3~50.250.200.200.15
5~70.25~0.350.20~0.300.20~0.300.15~0.25
7以上0.450.400.400.35




5.2 防洪堤防(墙)

5.2 防洪堤防(墙)


5.2.1 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.2.1条的规定。堤防用料较多,因此,要根据当地土石料的种类、质量、数量、分布范围和开采运输条件选择堤型。堤防各段也可根据地形、地质、料场的具体条件和建堤场地分别采用不同堤型,但在堤型变化处,应设置渐变段平顺衔接。当有足够筑堤土料和建堤场地时,应优先采用均质土堤,因地制宜,符合自然生态规律,节省投资;土料不足时,也可采用其他堤型。

5.2.2 本条是参照现行国家标准《堤防工程设计规范》GB 50286-1998第6.2.5条、第6.2.6条制定的。主要是保证土堤有足够的抗剪强度和较小的压缩性,避免产生土堤裂缝和大量不均匀变形,满足渗流控制要求。
    黏性土填筑设计压实度定义为:



式中:Pds——设计压实度;

   ρds——设计压实干密度(kN/m3);

   ρd.max——标准击实试验最大干密度(kN/m3)。

    标准击实试验按现行国家标准《土工试验方法标准》GB/T 50123-1999中规定的轻型击实试验方法进行。
    无黏性土填筑设计压实相对密度定义为:



式中:Dr.ds——设计压实相对密度;

   eds——设计压实孔隙比;

   emax、emin——试验最大、最小孔隙比。

    相对密度试验按现行国家标准《土工试验方法标准》GB/T 50123-1999中规定的方法进行。

5.2.3 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.2.4 条的规定。堤顶宽度过窄往往造成汛期抢险运料、堆料困难,为了保证堤身的稳定和便于防洪抢险,规定了堤顶最小宽度为3m。

5.2.4 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.2.5 条的规定。设戗台(马道)主要是增加堤基和护坡的稳定性,便于抢修、观测和有利通行等,如堤坡坡度有变化,一般戗台(马道)没在坡度变化处,如结合施工上堤道路的需要,也可设置斜戗台(马道)。

5.2.5 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.2.6条的规定。控制逸出点在堤防坡脚以下,目的是控制堤外附近地下水位,避免由于地下水位抬高而对堤外建筑物产生的不利影响。

5.2.6 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第 5.2.7条的规定,参照现行国家标准《堤防工程设汁规范》GB 50286-1998第8.2.4条制定的。对于均质土堤、厚斜墙土堤和厚心墙土堤可采用不计条块间作用力的瑞典圆弧法。堤坡抗滑稳定安全系数,见《堤防工程设计规范》GB 50286-1998。

5.2.7 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5. 2.8条的规定。

5.2.8 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.2.9条的规定。护坡可有效防止土堤堤坡的冲刷、冻融破坏,保护堤坡稳定,减少水土流失。迎水坡需做护坡段一般采用硬护坡,非迎流顶冲、受风浪影响较小的堤坡可采用生态护坡。背水堤坡宜优先考虑生态护坡,满足城市生态环境的要求。

5.2.9 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.2.10条的规定。补充“当计算护脚埋深较大时,可采取减小护脚埋深的防护措施”的规定内容。

5.2.10 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.2.11条的规定。在场地受限制或取土困难的条件下,修防浪墙往往是经济合理的。新建防浪墙需在堤身沉降基本完成后进行。防浪墙应设置在稳定的堤身上,以防止防浪墙倾覆。由于防浪墙是修建在填方土堤上,考虑温度应力和不均匀沉陷影响,防浪墙应设置变形缝。

5.2.11 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.2.12条的规定。石堤具有强度高、杭冲刷力强、维修工程量小的优点,当越浪对堤防背水侧无危害时,还可降低堤顶高程允许越浪。土石堤用石料作为堤防外壳,以保持较高强度和稳定性,采用土料作为防渗心墙或斜墙,防渗土料压实后,应具有足够的防渗性能和一定的抗剪强度。在防渗体与堤壳之间,应设过渡层及反滤层,以满足渗流控制的要求,一般应在靠近心墙处填筑透水性较小、颗粒较细的土料,靠近壳体处,填筑透水性较大、颗粒较粗的土石料,并应满足被保护土不发生渗透变形的要求。

5.2.12 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.3.1 条的规定。增加“防洪墙结构形式应根据城市规划要求、地质条件、建筑材料、施工条件等因素确定”的内容。城市中心区地方狭窄,土地昂贵,可不修建体积庞大的土堤,而防洪墙具有体积小、占地少、拆迁量小、结构坚固、抗冲击能力强的优点,因此在城市堤防建设中被广泛采用。哈尔滨市城市堤防选用防洪墙结合活动钢闸板形式,满足人们亲水性要求和城市景观要求;芜湖市选用空箱式防洪墙,既节约用地又发展经济;其他城市采用连拱式、加筋板式或混合式防洪墙,多是为适应城市用地紧张、安全、美观、经济要求。因此,防洪墙结构形式应根据城市规划要求、地质条件、建筑材料、施工条件等因素综合比较选定。

5.2.13 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.3.2条、第5.3.3条的规定。在防洪墙的设计中,要特别注意满足抗滑、抗倾覆稳定的要求,同时,地基应力、地基渗透也应满足要求,地基应力必须小于地基允许承载能力,且底板不产生拉应力,即合力作用点应在底板三分点之内。

5.2.14 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.3.4条的规定。防洪墙基础埋置深度应满足冲刷深度要求,在季节性冻土地区,还应满足冻结深度要求,目的是保证防洪墙的稳定。

5.2.15 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.3.5条的规定。防洪墙变形缝的设置是考虑温度应力和不均匀沉陷影响。

5.2.16 对堤防(防洪墙)加固、改建或扩建工程的规定。堤防扩建是指对原有堤防的加高帮宽。土堤或防洪墙的扩建在考虑堤身或墙体自身断面加高帮宽的同时,还需满足抗滑、抗倾覆以及渗透稳定要求,往往需要同时采取加固措施。
    城市防洪墙的加固,需结合城市的交通道路、航运码头、园林建设等统筹安排,并进行技术经济比较,确定工程设计方案。我国堤防多为历史形成,在某些堤段堤线布局往往不尽合理,需要进行适当的调整。堤线的裁弯取直、退堤或进堤均属局部堤段的改建。由于城镇发展需要,可清除原有土堤重建防洪墙,或者老防洪墙年久损坏严重,难以加固,亦可拆除重建。堤防(防洪墙)的改建应综合考虑,经分析论证确定。
    土堤常用的扩建方式主要有以下两种:
     1 填土加高帮宽,在有充分土源的条件下,是一种施工简便、投资较省的扩建方式。填土加高又可分为三种形式:①临河侧加高帮宽,可少占耕地,运土距离较近,对多泥沙河流易于淤积还土,一般土方造价较低,所以在设计时应优先考虑采用。填筑土料的防渗性能应不低于原堤身土料。②背水侧帮宽加高,当临水侧堤坡修有护坡、丁坝等防护工程,或临水无滩可取土时,可采用背水侧帮宽加高。③ 骑跨式帮宽加高,即在原堤身临、背水两侧堤坡和堤顶同时帮宽加高,这种形式施工较复杂,帮宽加高部分与原堤身接触面大,新旧结合面质量不易控制,且两侧取土,故很少采用。
     2 堤顶增建防洪墙加高堤防。当堤防地处城镇或工矿区、地价昂贵或帮宽堤防需拆迁大量房屋或重要设施,投资大且对市政建设有较大影响时,采用在土堤顶临水侧增建防洪墙的方法较为经济合理。防洪墙主要有两种形式:①I字形墙适用于墙的高度不高时。墙的下部嵌入堤身,靠被动土压力保持其稳定。②⊥形墙适用于墙的高度较高时,靠基底两侧上部填土压力提高墙的稳定性。
      各地不同时期建造的防洪墙,其防洪标准和结构形式差别较大。在新的设计条件下进行加高时,首先要对其进行稳定和强度验算,本着充分利用原有结构的原则,针对墙体或基础存在的不足方面,采取相应的加高加固措施,达到技术经济合理的要求。
      在堤与各类防洪墙加高时,做好新旧断面的牢固结合以及堤与穿堤建筑物的连接处理十分重要,设计中要提出具体措施。在防洪墙的加固设计中,对新旧墙体的结合面要进行处理,采取可靠的锚固连接措施,保证二者整体工作。变形缝止水破坏的要修复,保证可靠工作。堤岸防护工程旨在保护所在堤段的稳定和安全,由于防洪标准提高,在堤防进行加高扩建的同时,也需对堤前的防护工程进行复核,如不满足要求,也需加高扩建。


5.3 穿堤、跨堤建筑物

5.3 穿堤、跨堤建筑物


5.3.1 本节是在原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第10.2节的基础上制定的。穿堤建筑物与堤防紧密接触,处理不好易成为堤防安全隐患,因此,对穿堤建筑物的设置提出较高要求。

5.3.2 本条规定了穿堤涵洞和涵闸的要求。
    1 在考虑水流平顺衔接的同时,应尽量缩短涵洞(闸)的轴线长度。考虑结构要求,规定交角不宜小于60°。
    2 考虑到堤防的特殊性,在满足设计流量要求的情况下,闸孔净宽宜采用较小的数值,结构简单,造价经济。
    3 闸门设在涵洞出口处,有利于闸室稳定,在闸门下游布置止水,止水效果比较好。
    4 设置截流环、刺墙可以延长渗径长度和改变渗流方向,可以有效地防止接触面渗透破坏。与堤防接触的结构物侧面做成斜面,可使土堤与结构物之间接触紧密,便于压实,减少两者间的接触渗流。
    5 为涵洞的通风、防护、维修留有工作空间。
    6 涵洞(闸)进、出口由于流态和流速发生变化,为防止进、出口冲刷,必须采取护底及防冲齿墙。涵洞(闸)进口边缘的外形,对进口的阻力系数值影响很大。进口胸墙做成圆弧形或八字形,可以减小进口阻力系数,增大流量系数。
    7 洞身、闸室与导流翼墙,由于各自承受的荷载不同,地基产生的沉降量也不同,为适应不均匀沉降,在洞身、进出口导流翼墙和闸室连接处应设置变形缝。在软土地基上建涵洞时,对于覆土较厚,荷载大且纵向荷载不均匀可能出现较大的不均匀沉陷的长涵洞,应设置变形缝,考虑纵向变形的影响。
    8 涵洞(闸)工作桥高程要求是为满足闸门开启、检修的需要。

5.3.3 本条规定是对交通闸的要求。为满足港口码头、北方冬季冰上运输的要求,在堤防上留有闸口作为车辆通行道路,闸口处设置闸门,枯水期(或冬季)闸门开启,汛期洪水达到闸门底槛时则关闭闸门。


5.4 地基处理

5.4 地基处理


5.4.1 地基处理包括满足渗流控制(渗透稳定和控制渗流量)要求,满足静力、动力稳定、容许沉降量和不均匀沉降等方面的要求,以保证堤防安全运行。

5.4.2~5.4.4 这三条参照现行国家标准《堤防工程设计规范》GB 50286-1998有关规定制定,规定了对软弱堤基和透水堤基处理的要求。

5.4.5 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第5.4.5条的规定。

5.4.6 为避免因穿堤建筑物地基处理措施与堤基处理措施不同对堤防安全造成不利的影响,本条规定穿堤建筑物地基处理措施与堤基处理措施之间做好衔接。


6海堤工程

6.1 一般规定

6.1 一般规定


6.1.1 本条给出海堤工程设计的规定内容,规定海堤工程布置应遵循的大的原则。

6.1.2 本条列举了堤线布置应考虑的影响因素,应根据地点、影响程度综合考虑,堤线布置应遵循的原则可按现行国家标准《堤防工程设计规范》GB 50286相关规定执行。

6.1.3 本条规定了海堤工程堤型选择的原则。


6.2 堤身设计

6.2 堤身设计


6.2.1 本条规定了海堤堤身断面三种基本形式的适用条件。海堤断面按几何外形一般可分为斜坡式、直立式和混合式三种基本形式。斜坡式堤身一般以土堤为主体,在迎水面设护坡,边坡坡度较缓,边坡护面砌体必须依附于堤身土体;直立式(或称陡墙式)堤身一般由土堤和墙式防护墙所组成,迎水面边坡坡度较陡,防护墙可以维持稳定;混合式(或称复坡式)堤是斜坡式与直立式的结合形式,如下坡平缓上坡较陡的折坡式,带平台的复式断面及弧形面等形式。

6.2.2 本条规定了海堤堤顶高程计算公式。堤顶高程是指海堤沉降稳定后的高程。海堤堤顶高程在对潮位及风浪资料进行分析计算的基础上确定。

6.2.3 本条规定了按允许部分越浪设计的海堤,允许越浪水量的值,因为是城市防洪工程中的海堤,其允许越浪量规定要求较一般海堤高。

6.2.6 本条是关于海堤预留沉降超高的规定。根据已建海堤建设经验、海堤沉降量对于非软土地基一般取堤高的3%~8%,软土地基一般取堤高的10%~20%(港湾内及新建的海堤取大值,河口、老海堤加高及地基经排水固结处理的取小值)。

6.2.7 本条规定了确定海堤堤顶宽度的原则和应考虑的因素。海堤堤顶一般不允许车辆通行,交通道路宜设置在背水侧,有利于防汛。对于路堤结合的海堤可以按公路要求设计,但应以保证海堤工程安全为前提,并有相应的保护和维护措施。

6.2.8 本条规定了海堤堤身边坡确定的原则与方法。迎水坡指临海侧,背水坡指背海侧。

6.2.10 本条规定了确定海堤防渗体应满足的安全要求及确定防渗体尺寸的方法。

6.2.12 通常海堤堤线较长,不同的堤段有不同的断面形式、高度及地质情况,选定具有代表性的断面进行稳定分析及沉降计算,是为了保证悔堤工程安全。在地形、地质条件变化复杂段的计算断面可以适当加密。防浪墙除了进行整体抗滑稳定、渗透稳定及沉降等计算外,还需抗倾覆稳定及地基承载力计算,验证设计的合理性,保证工程安全。


6.3 堤基处理

6.3 堤基处理


6.3.6 为加速软弱土或淤泥的排水固结,以往多采用排水砂井作为垂直排水通道。20世纪70年代以来,应用塑料排水板插入土中作为垂直排水通道在国内外已得到广泛应用。

6.3.7 爆炸置换法中最初采用的是爆炸排淤填石法,它是在淤泥质软基中埋放药包群,起爆瞬间在淤泥中形成空腔,抛石体随即坍蹋充填空腔,达到置换淤泥的目的。该法要求堤头爆填一次达到持力层上,并在堤头前面形成石舌,根据交通部的有关规范的规定,其处理深度一般控制在12m以内。近几年,爆炸置换技术得到了进一步的发展,基于土工计算原理,提出了爆炸挤淤置换法,是通过炸药爆炸产生的巨大能量将土体横向挤出,达到置换淤泥的目的,使得置换深度大大提高。据已实施的工程实例,最大置换深度已达30m。该法完工后沉降小,施工进度快,但石方用量大。


7河道治理及护岸(滩)工程

7.1 一般规定

7.1 一般规定


7.1.1 本条规定了河道治理的原则。流经城市的河道是所在江河的一部分,城市区域河道治理是所在江河河道整治的一部分,局部包含于整体,故要求上下游、左右岸、干支流相互协调。
    城市防洪工程是城市总体规划的组成部分,因此,必须满足城市总体规划的要求。河道治理是城市防洪工程的组成部分,必须与城市总体规划相协调,综合考虑城市综合规划中防洪、航运、引水、岸线利用等各方面的要求,做到经济合理、综合利用、整体效益最优。

7.1.2 本条规定了确定河道治导线的原则。河道治导线是河道行洪控制线,需要在充分研究河道演变规律、顺应河势、兼顾上下游左右岸关系的基础上划定。

7.1.3 本条规定了河道治理工程布置原则。

7.1.4 本条规定了拦、跨河建筑物布置应遵循的原则。桥梁或渡槽等横跨河道,可能在河道中设置桥墩,或使河道局部束窄,干扰河道水流流态,使该处河道泄流能力降低。若桥墩轴线与水流方向不一致(即斜交),将增大阻水面积,减少过流面积,对河道水流产生旋流,从而增大水头损失,抬高上游河道水位,增加防洪堤防高度和壅水段长度,对城市防洪是不安全的,对城市防洪工程建没也是不经济的;对桥梁或渡槽等建筑物自身而言,水位壅高,使得其承受的水压力增大,河道冲刷深度增加亦影响其自身防洪安全。


7.2 河道整治

7.2 河道整治


7.2.1 本条强调河道整治工作中基本资料收集整理分析的重要性。河道的冲淤变化、河势演变趋势是河道整治的重要依据,应充分收集水文、泥沙、河道测量资料,分析河道水沙特性、冲淤变化趋势,河势演变规律,并预测河道演变趋势及对河道治理的影响,为河道整治工程设计提供依据。

7.2.4 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第6.1.1条的规定。设置护岸(滩)是为了保护岸边不被水流冲刷,防止岸边坍塌,保证汛期行洪岸边稳定。

7.2.5 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第6.1.2条的规定。本条规定了护岸形式选择时需要考虑的影响因素。一般当河床土质较好时,采用坡式护岸和墙式护岸;当河床土质较差时,采用板桩护岸和桩基承台护岸;在冲刷严重河段的中枯水位以下部位采用顺坝或丁坝护岸。顺坝和短丁坝常用来保护坡式护岸和墙式护岸基础不被冲刷破坏。

7.2.6 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第6.1.3条的规定。

7.2.7 设置防浪平台、栽植防浪林可显著消减风浪作用,但种植防浪林以不影响河、湖行洪为原则。


7.3 坡式护岸

7.3 坡式护岸


7.3.1 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第6.2.1条的规定。坡式护岸对河床边界条件改变较小,对近岸水流的影响也较小,是我国城市防洪护岸工程中常用的、优先选用的形式,其中以砌石应用的最为广泛,但在季节性冻土地区要特别注意冰冻对砌石的破坏。为满足城市景观、环境要求,在条件允许的河岸,应尽可能采用生态护岸。设置戗台主要是为了护岸稳定。为便于护岸检修、维护和管理,隔一定间距还应设置上下护岸的台阶。

7.3.2 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第6.2.2条的规定。坡式护岸的坡度主要是根据岸边稳定确定,护岸厚度主要是根据扩岸材料、流速、冰冻等通过计算确定。

7.3.3 本条规定了选择植物护坡的基本条件。

7.3.4 本条基本沿用原《城市防洪工程设汁规范》CJJ 50-92第6.2.3条的规定。

7.3.5 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第6.2.4条的规定。

7.3.6 本条基本沿用原《城市防洪工程没计规范》CJJ 50-92第6.2.5条的规定。护脚设计必须保证其工作的可靠性。护脚埋深要慎重确定,护脚如果被冲垮,则护岸也难以保住。埋深根据冲刷深度设置,同时也要参考已有工程的经验,综合分析确定。护脚处于枯水位以下,必须水下施工时,宜采用抛石、石笼、沉排、沉枕等护脚。抛石是最常用的护脚加固材料,为防止水流淘刷向深层发展造成工程破坏,还需考虑在抛石外缘加抛防冲和稳定加固的备石方量。


7.4 墙式护岸

7.4 墙式护岸


7.4.1 墙式护岸具有断面小、占地少的优点,但对地基要求较高,造价也较高,多用于堤前无滩、水域较窄、防护对象重要、城市堤防建设中场地受限制的情况。

7.4.2 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第6.3.2条的规定。

7.4.3 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第6.3.1条的规定。工程实践经验是:对岩石、砂土及较硬的黏土或砂质黏土地基(其内摩擦角ф大于25°),一般多采用墙式结构;对表层有不很厚的淤泥层下面是坚硬的土壤或岩石地基,也可在进行换砂(石)处理后采用墙式结构。

7.4.4 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第6.3.3条的规定。

7.4.5 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第6.3.4条的规定。

7.4.6、7.4.7 这两条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第6.3.5条的规定。变形缝的缝距不仅与护岸结构材料有关,还与地形、地质、护岸结构形式有关。对有防水要求的护岸,在分缝处应设止水。

7.4.8 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第6.3.11条的规定。

7.4.9 本条规定了墙身设置排水孔的要求。排水孔的大小和布置应根据水位变化情况、墙后填料透水性能和岸壁断面形状确定,最下一层排水孔应低于最低水位。墙前后水位差较大,墙基作用水头较大,易引起地基渗透破坏。


7.5 板桩式及桩基承台式护岸

7.5 板桩式及桩基承台式护岸


7.5.1 本节基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第6.4节的规定。

7.5.2 板桩式及桩基承台式护岸的结构形式,按有无锚碇可分为无锚板桩及有锚板桩两类。

7.5.4 锚碇结构形式有:锚碇板或锚碇墙、锚碇桩或锚碇板桩、锚碇叉桩、斜拉桩锚碇、桩基承台锚碇。锚碇板一般采用预制钢筋混凝土板,锚碇墙一般采用现浇钢筋混凝土墙,锚碇桩一般采用预应力或非预应力钢筋混凝土桩,锚碇板桩一般采用钢筋混凝土板桩,锚碇叉桩一般采用钢筋混凝土桩。


7.6 顺坝和短丁坝护岸

7.6 顺坝和短丁坝护岸


7.6.1 本节基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第6.5节的规定。顺坝和短丁坝是河岸间断式护岸的两种主要形式,适用于冲刷严重的河岸。顺坝和短丁坝的作用主要是导引水流、防冲、落淤、保护河岸 。由于顺坝不改变水流结构,水流平顺,因此应优先采用;丁坝具有挑流导沙作用,为了减少对流态的影响,宜采用短丁坝,在多沙河流中下游应用,会获得比较理想的效果。不论选用哪种坝型,都应把防洪安全放在首位。

7.6.4 根据工程经验,一般在流速较小、河床土质较差、短丁坝坝高较低时,可采用土石坝、抛石坝或砌石坝;当流速较大时,宜采用铅丝石笼坝或混凝土坝。

7.6.5 土石丁坝和顺坝,迎水坡一般取1:1~1:2,背水坡取1:1.5~1:3,坝头可取1:3~1:5。在坝基易受冲刷的河床或修建在水深流急河段的丁坝,为了防止坝基被冲刷,一般以柴排或上工布护底。当坝基土质较好时,可仅在坝头处设置护底。
    为了防止水流绕穿坝根,可以在河岸上开挖侧槽,将坝根嵌入其中,或在坝根上下游适当范围加强护岸。

7.6.6 丁坝平面布置,按其轴线与水流的交角可分为上挑丁坝、下挑丁坝、正挑丁坝三种。实践证明,上挑丁坝的坝头水流紊乱,坝头冲刷坑较深且距坝头较近;下挑丁坝则相反,冲刷坑较浅,且离坝头较远;正挑丁坝介于两者之间,设计应根据具体要求合理选用。
    丁坝间距以水流绕过上一丁坝扩散后不致冲刷下一丁坝根部为准,一般可取丁坝长度的2倍~3倍,或按计算确定。在每一组短丁坝群中,首尾丁坝受力较大,其长度和间距可适当减小。
    对于条件复杂、要求较高的重点短丁坝群护岸,应通过水工模型试验确定。


8治涝工程

8.1 一般规定

8.1 一般规定


8.1.1 本规范所指城市治涝工程主要有排涝河道、排涝水闸、排涝泵站等城市雨水管网系统之外的排除城市涝水的水利工程。城市雨水管网的设计已经有相关的规范,例如现行国家标准《室外排水设计规范》GB 50014,应执行相应规范的规定。
    城市治涝工程是城市基础设施的重要组成部分,也是城市防汛工程体系的有机组成部分。因此,城市治涝工程设计必须在城市总体规划、城市防洪规划、城市治涝规划的基础上进行。
    排涝河道,向上接受市政排水管网的排水,向下应及时将涝水排出,起到一个传输、调蓄涝水的作用,其传输、调蓄作用将受到河道本身的容蓄能力大小及下游承泄区水位变动的影响。市政排水管网和河道排涝在排水设计及技术运用上不同,在设计暴雨和暴雨参数推求时选样方法有很大差异,目前尚未建立两种方法所得到的设计值与重现期之间固定的定量关系。市政排水关注的主要是地面雨水的排除速度,即各级排水管道的尺寸,主要取决于1h甚至更短的短历时暴雨强度;而河道排涝问题,除了涝水排除时间外,更关注河道最高水位,与短历时暴雨强度有一定关系,但由于河、湖等水体的调蓄能力,主要还与一定历时内的雨水量有关(一般为3h~6h),以此来确定河道及其排涝建筑物的规模。所以管网排水设计和河道排涝设计之间存在协调和匹配的问题。从建设全局看,既无必要使河道的排涝能力大大超过市政管网的排水能力,使河道及其河口排涝建筑物的规模过大,又不应由于河道及其河口排涝建筑物规模过小而达不到及时排除城市排水管网按设计标准排出的雨水,从而使部分雨水径流暂存河道并壅高河道水位, 反过来又影响管网正常排水。当河道容蓄能力较小时,河道设计就应尽可能与上游市政排水管网的排水标准相协调,做到能及时排除市政管网下排的雨水,以保证市政管网下口的通畅,维持其排水能力,此时河道设计标准中应使短历时(如1h、或更短历时)设计暴雨的标准与市政管网的排水标准相当,或考虑到遇超标准短历时暴雨市政管网产生压力流时也能及时排水,也可采用略高于市政管网的标准,在河道有一定的容蓄能力、下游承泄区水位变动较大且有对河道顶托作用的条件下,河道排水能力可小于市政管网最大排水量,但应满足排除一定标准某种历时(如24h)暴雨所形成涝水的要求,并使河道最高水位控制在一定的标高以下,以保证城市经济、社会、环境、交通等正常运行,而这种历时的长短,主要取决于河道调蓄能力、城市环境容许等因素。

8.1.2 治涝工程是城市基础设施,应根据自然地理条件、涝水特点以及城市可持续发展要求,统筹兼顾,处理好上游与下游、除害与兴利、整体与局部、近期与远期、治涝与城市其他部门要求等关系;针对城市治涝的特点,处理好排、蓄、截的关系,处理好自排与抽排的关系;为城市人民安居乐业、提高生活水平、稳定发展提供保障。不同类型的涝水采取的防治措施也应不一样,工程措施与非工程措施相结合,是综合治理的具体体现。

8.1.3 在水资源短缺的地区,鼓励因地制宜地采取雨洪利用综合措施,实现雨洪资源化,既有利于消减城市洪峰流量和洪水量,节约工程投资,又可以增加可贵的水资源量。
     治涝工程设计应为多元功能的一体化运作、统一管理创造条件,为新技术、新工艺、新材料的应用提供依据,使设计的排涝河道成为城市生态环境保护圈中不可缺少的一环。治涝工程中的排水闸、挡洪(潮)闸、排水泵站、排水河道、蓄涝工程等,应在满足治涝要求的同时,与防洪、灌溉、航运、养殖、生态、环保、卫生等有关部门要求相结合,发挥治涝工程的多功能作用,避免功能单一、重复建设。

8.1.4 在工程实践中,由于城市用地紧张或建筑物紧邻工程并已经建成,工程用地的征用很困难,因此城市治涝工程应重视节约用地,有条件的应与市政工程建设相结合。
    城市治涝工程设计要考虑的很重要的一项功能是与城市建筑相协调,美化城市景观。过去的工程设计理念多是注重结构上稳定安全,经济上节约,技术上可行,偏重于工程的水利功能,但随着人们生活水平的提高,人们的需求多样化,对人居环境越来越重视,水利工程建筑物处于城市区域,必须与城市环境相协调,不论是外观轮廓还是细部装饰,都应与城市建筑风格相融合,做到保护生态环境、美化景观、技术先进、安全可靠、经济合理。


8.2 工程布局

8.2 工程布局


8.2.1 我国的大部分城市,一般同时受暴雨、洪水的影响,滨海地区的城市还受潮水、风暴潮等影响,既有防洪(潮)问题,又有治涝问题。因此,治涝工程总体布局需要与防洪(潮)工程统一全面考虑,统筹安排,发挥综合效益。
    城市各类建筑物及道路的大量兴建使城市不透水面积快速增长,综合径流系数随之增大,雨水径流量也将大大增加,如果单纯考虑将雨水径流快速排出,所需排涝设施规模将随之增大,这对于城市建设和城市排涝是一个沉重的包袱。结合城市建设,因地制宜地设置雨洪设施截流雨水径流是削减城市排涝峰量的有效措施之一。据有关研究,下凹式绿地,对2年至5年一遇的降雨,不仅绿地本身无径流外排,同时还可消纳相同面积不透水铺装地面的雨水径流,基本无径流外排。
    城市治涝工程设计应贯彻全面规划、综合治理、因地制宜、节约投资、讲求实效的原则。拟定几个可能的治理方案,重点研究骨干工程布局,协调排与蓄的关系,通过技术、经济分析比较,选出最优方案。

8.2.2 城市防洪与治涝相互密切结合,冶涝分片与防洪工程总体布局密切相关。治涝工程总体布局,应根据涝区的自然条件、地形高程分布、水系特点、承泄条件以及行政区划等情况,结合防洪工程布局和现有治涝工程体系,合理确定治涝分片。
    地形高程变化相对较大的城市,还可采取分级治理方式。

8.2.3 治涝工程的蓄与排相辅相成,密切相关,设置一定的蓄涝容积,保留和利用城市现有的湖泊、洼地、河道等,不仅可以调节城市径流,有效削减排涝峰量,减少内涝,而切有利于维持生态平衡,改善城市环境。

8.2.4 对有外水汇入的城市,例如丘陵城市,有中、小河流贯穿城区的城市,有条件时,可结合防洪工程总体布局,开挖撇洪工程,实施河流改道工程使原城区段河流成为排涝内河,让原来穿城而过的上游洪水转为绕城而走,可减轻城区洪水压力,减少治涝工程规模。

8.2.5 因地制宜,妥善处理好自排与抽排的关系,不同区域采取不同措施,既保证排涝安全,又节省工程投资。高水(潮)位时有自排条件的地区,一般宜在涝区内设置排涝沟渠、排涝河道以内排为主,局部低洼区域可设置排涝泵站抽排。高水(潮)位时不能自排或有洪(潮)水倒灌情况的地区,一般应在排水出口设置挡洪(潮)水闸,在涝区内设置蓄涝容积,并适当多设排水出口,以利于低水(潮)位时自流抢排,并可根据需要设置排涝泵站抽排。
    我国城市根据所处地理位置不同一般可分为三种类型,可采取不同的排涝方式:
    1 沿河城市。沿河城市的内涝一般由于河道洪水使水位抬高,城区降雨产生的涝水无法排入河道或来不及排除而引起,或者两者兼有。承泄区为行洪河道,水位变化较快。内涝的治理,一般在涝区内设置排涝沟渠、河道,沿河防洪堤上设置排涝涵洞或支河口门自排,低洼地区可设置排涝泵站抽排;有河道洪水倒灌情况的城市,一般应在排涝河道口或排涝涵洞口设置挡洪闸,并可设置排涝泵站抽排。
    2 滨海城市。滨海城市的内涝一般由于地势低洼,受高潮位顶托,城区降雨产生的涝水无法排除或来不及排除而引起,或者两者兼有。承泄区为海域或感潮河道,承泄区的水位呈周期性变化。内涝的治理,高潮位时有自排条件的地区,可在海塘(或防汛墙)上设置排涝涵洞或支河口门自排;高潮位时不能自排或有潮水倒灌情况的地区,一般应适当多设排水出口和蓄涝容积,以利于低潮时自流抢排,排水出口宜设置挡潮闸,并可根据需要设置排涝泵站抽排;地势低洼又有较大河流穿越的城市,在河道入海口有建闸条件的,可与防潮工程布局结合经技术经济比较在河口建挡潮闸或泵闸。
    3 丘陵城市。丘陵城市一般主城区主要分布在山前平原上,而城郊区为山丘林园或景观古迹等,也有城市是平原、丘陵相间分布的。为了减轻平原区的排涝压力,在山丘区有条件的宜设置水库、塘坝等凋蓄水体,沿山丘周围开辟撇洪沟、渠,直接将山丘区雨水高水高排出涝区。

8.2.6 承泄区的组合水位是影响治涝工程规模和设计水位的重要因素。我国城市涝区一般以江河、湖泊、海域作为承泄区,江河承泄区水位一般变化较快,湖泊承泄区水位变化缓慢,海域承泄区的水位呈周期性变化。在确定承泄区相应的组合水位时,应根据承泄区与涝区暴雨的遭遇可能性,并考虑承泄区水位变化特点和治涝工程的类型,合理选定。
    当涝区暴雨与承泄区高水位的遭遇可能性较大时,可采用相应于治涝设计标准的治涝期间承泄区高水位;当遭遇可能性不大时,可采用治涝期间承泄区的多年平均高水位。承泄区的水位过程,可采用治涝期间承泄区的典型水位过程进行缩放,峰峰遭遇可以考虑较不利组合以保证排涝安全。当设计治涝暴雨采用典型降雨过程进行治涝计算时,也可直接采用相应典型年的承泄区水位过程。各地区也可根据具体情况分析确定。例如,上海市采用设计治涝暴雨相应典型年的实测潮水位过程,天津市采用治涝期典型的潮水位过程。


8.3 排涝河道设计

8.3 排涝河道设计


8.3.1 河道岸线布置关系水流流态、工程的稳定安全、工程投资、工程效益等,城市排涝河道起着承上启下的作用,必须统筹考虑排水管网布设、承泄区位置、城市用地等各种因素,进行技术经济比较。

8.3.2 排涝河道设计水位、过水断面、纵坡等设计参数应根据涝区特点和排涝要求,由排涝工程水利计算、水面线推求等分析确定。河网地区的城市,根据工程设计的需要,可通过河网非恒定流水利计算确定其设计参数。对于多功能的排涝河道,需作河道功能的分项计算。如按常规进行某集水区河道泄洪、排水、除涝等水利计算,以明确河道应达到的规模;按规划河道的水资源配置和蓄贮要求进行水流模拟计算,从而确定河道常水位和控制水位、水体蓄贮量和置换量,河道水质状态等。以上分析计算成果将是整治后的排涝河道进行日常水资源调度管理的重要指导性技术依据。

8.3.4 最大限度地保持河道的自然风貌,有利于涵养水源、保土保墒、美化景观、减少涝灾。城市排涝河道整治应强调生态治河理念,与改善水环境、美化景观、挖掘历史文化底蕴等有机结合,增强河道的自然风貌及亲水性。根据有关研究,河岸发挥生态功能的有效宽度,一般一侧应不小于30m,在城市用地紧张的条件下可以适当减少。

8.3.5 生物护坡成本低廉并能够有效改善河道岸坡的坚固稳定性,对修复河流生态,尤其是基底生态系统有实用价值。


8.4 排涝泵站

8.4 排涝泵站


8.4.2 本条规定了排涝泵站站址选择应考虑的因素。
    选择站址,首先要服从城市排涝的总体规划,未经规划的站址,不仅不能发挥预期的作用,还会造成很大的损失和浪费;二要考虑工程建成后综合利用要求,尽量发挥综合利用效益;三要考虑水源、水流、泥沙等条件,如果所选站址的水流条件不好,不但会影响泵站建成后的水泵使用效率,还会影响整个泵站的运行;四要考虑占地、拆迁因素,尽量减少占地,减少拆迁赔偿费;五要考虑工程扩建的可能性,特别是分期实施的工程,要为今后扩建留有余地。
    为了能及时排净涝水,应将排水泵站设在排水区地势低洼,能汇集排水区涝水,且靠近承泄区的地点,以降低泵站扬程,减小装机功率。有的排水区涝水可向不同的承泄区(河流)排泄,且各河流汛期高水位有非同期发生,需对河流水位(即所选站址的站上水位)作对比分析,以选择装置扬程较低、运行费用较经济的站址;有的排水区涝水需高低分片排泄,各片宜单独设站,并选用各片控制排涝条件最为有利的站址。

8.4.3 本条规定了排涝泵站布置的原则和要求。
    1 在渍涝区附近修建临河泵站确有困难时,需设置引渠将水引至宜于修建泵站的位置。为了减少工程量,引渠线路宜短宜直,引渠上的建筑物宜少。为了防止引渠渠床产生冲淤变形,引渠的转弯半径不宜人小。为了改善进水前池的水流流态,弯道终点与前池进口之间宜有直线段,其长度不宜小于渠道水面宽的8倍。进水前池是泵站的重要组成部分,池内水流流态对泵站装置性能,特别是对水泵吸水性能影响很大。如流速分布不均匀,可能会出现死水区、回流区及各种旋涡,发生池中淤积,造成部分机组进水量不足,严重时旋涡将空气带入进水流道(或吸水管),使水泵效率大为降低,并导致水泵汽蚀和机组振动等。前池有正向进水和侧向进水两种形式,正向进水的前池流态较好。
    3 出水池应尽量建在挖方上。如需建在填方上时,填土应碾压密实,严格控制填土质量,并将出水池做成整体结构,尤其应采取防渗排水措施,以确保出水池的结构安全。出水池中的流速不应太大,否则会由于过大的流速而使池中产生水跃,与渠道流速难以衔接,造成渠道的严重冲刷。根据一些泵站工程实践经验,出水池中流速应控制最大不超过2.0m/s,且不允许出现水跃。
    4 进出水流道的设计,进水流道主要问题是保征其进口流速和压力分布比较均匀,进口断面流速宜控制不大于1.0m/s;出水流道布置对泵站的装置效率影响很大,因此流道的型线变化应比较均匀,出口流速应控制在1.5m/s以下。

8.4.4 本条规定了排涝泵站防渗排水设计的原则和要求。防渗排水设施是为了使泵站基础渗流处于安全状况而设置的。根据已建工程的实践,工程的失事多数是由于地基防渗排水布置不当造成的,必须给予高度重视。泵站地基的防渗排水布置,应在泵房高水位侧(出水侧)结合出水池的布置设置防渗设施,如钢筋混凝土防渗铺盖、齿墙、板桩、灌浆帷幕等,用来增加防渗长度,减小泵房底板下的渗透压力和平均渗透坡降;在泵房低水位侧(进水侧)结合前池、进水池的布置,设置排水设施,如排水孔、反滤层等,使渗透水流尽快地安全排出,减小渗流出逸处的出逸坡降,防止发生渗透变形,增强地基的抗渗稳定性。至于采用何种防渗排水布置,应根据站址地质条件和泵站扬程等因素,结合泵房和进、出水建筑物的布置确定。同正向防渗排水布置一样,侧向防渗排水布置也应做好,不可忽视,侧向防渗排水布置应结合两岸连接结构(如岸墙、进出口翼墙)的布置确定,一般可设置防渗刺墙、板桩等,用来增加侧向防渗长度和侧向渗径系数。要注意侧向防渗排水布置与正向防渗排水布置的良好衔接,以构成完整的防渗排水布置。

8.4.5 本条规定了泵房布置与安全方面的原则与要求。泵房挡水部位顶部安全超高,是指在一定的运用条件下波浪、壅浪计算顶高程距离泵房挡水部位顶部的高度,是保证泵房内不受水淹和泵房结构不受破坏的一个重要安全措施。



9防 洪 闸

9.2 工程布置

9.2 工程布置


9.2.1 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第9.3.1条的规定。增加与城市景观、环境美化相结合的要求。

9.2.2 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第9.3.2条的规定。对于胸墙式防洪闸,增加“宜留有排沙孔”的要求,以适应在多沙河流上建闸排沙要求。

9.2.3 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第9.3.3条的规定。确定闸底板高程,首先要确定合适的最大过闸单宽流量,取决于闸下河道水深及河床土质的抗冲流速。采用较小的过闸单宽流量,闸的总宽度较大,闸下水流平面扩散角较小,水流不致脱离下游翼墙而产生回流,流速的平面分布比较均匀,防冲护砌长度可以相应缩短。采用较大的过闸单宽流量,虽可减小防洪闸总宽度,但下游导流翼墙和防冲护砌长度就要加长,不一定能减少工程量,尤其是下游流速平面分布不均匀,极易引起两侧大范围的回流,压缩主流,不仅不能扩散,局部的单宽流量反而会加大,常常引起下游河床的严重冲刷,在这种情况下,过闸单宽流量要取小值。
    最大过闸单宽流量确定后,根据上、下游设计洪水位,按堰流状态计算堰顶高程,这是可能采用的最高闸槛高程。最后综合考虑排涝、通航、河道泥砂、地形、地质等因素,通过技术经济比较确定闸底板高程。
    防洪闸、分洪闸的闸底板高程,不宜设置在年内特别是在枯水季不能从外江引流的高程之上,而应没置在能够于全年都可以从外江进水的高程,同时,还应从满足改善枯水水环境角度考虑水闸闸孔总净宽,以满足内河冲污、稀释、冲淤的需要。这一点,广东省珠江三角洲河网区有深刻的教训。在20世纪50年代中期和60年代初期,该地区有的地方在分洪河河口兴建水闸时,单纯从防洪分洪着眼,把水闸闸底板高程建在枯季,甚至在平水期都不能从外江引入流量的河口高程之上,也有的地方在分洪河入口处兴建限流堰,2年~5年一遇以下外江洪水不能过堰,更不用说过枯水期流量了,5年以上外江洪水才能过堰顶流入分洪河。但5年一遇以上外江洪水并不是年年都出现的,即使是在某一年出现,其分流入河的时间也不过是两三天,时间并不长,当外江洪水位回落到堰顶高程以下时,便又回复到不分流状态。到了20世纪80年代初 以后,分洪区城镇的社会经济有较大的发展,大量未经达标处理的生活污水、工业废水和化肥、农药的农田排水等污染物排入河道,分洪河道的水体、水质受到严重污染,水质发黑发臭,水质标准劣于V类,水环境恶化到不可收拾的地步。有的地方防洪、分洪闸的闸孔总净宽由于建得太窄,满足不了枯水入流改善水环境的要求,到了20世纪80年代中期,不得不把原来不能满足引水冲污的旧挡洪、分洪水闸废弃,而另外在附近新建防洪、分洪、冲污、排涝多功能水闸,问题才得到较妥善的解决。

9.2.4、9.2.5 这两条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第9.3.4条的规定。确定闸槛高程和闸孔泄流方式后,根据泄流能力计算。就可确定满足运用要求的总过水宽度了。拦河建闸时应注意不要过分束窄河道,以免影响出闸水流,造成局部冲刷,增加闸下连接段工程量,从而增加工程投资。闸室总宽度与河道宽度的比值以0.8左右为宜。闸孔数目少时,应取奇数,以便放水时对称开启,防止偏流,造成局部冲刷。

9.2.6 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第9.3.5条的规定。

9.2.7 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第9.3.6条的规定。增加“闸顶应根据管理、交通和检修要求,修建交通和检修桥”的要求。

9.2.8 本条是参照现行行业标准《水闸设计规范》SL 265而制定的。防洪闸与两岸连接的建筑物,包括闸室岸墙、刺墙以及上下游翼墙,其主要作用是挡土、导流和阻止侧向绕流,保护两岸不受过闸水流的冲刷,使水流平顺地通过防洪闸。为保护岸边稳定,在防洪闸与两岸的连接布置设计时,要做到闸室岸墙布置与闸室结构形式密切配合,上游翼墙布置要与上游进水条件相配合,长度应长于或等于防渗铺盖的长度,使上游来水平顺导入闸室,闸槛前水流方向不偏,流速分布均匀;下游冀墙布置要与水流扩散角相适应,扩散角应在7°~12°范围,长度应长于或等于消力池的长度,引导水流沿翼墙均匀扩散下泄,避免在墙前产生回流旋涡等恶劣流态。

9.2.9 本条是参照现行行业标准《水闸设计规范》SL 265制定的。

9.2.10 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第9.3.7条的规定。增加“并应采用较先进的控制设施”的要求,以适应现代化管理的需要。

9.2.11 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第9.3.9条的规定。防渗排水设施是为了使闸基渗流处于安全状况而设置的。土基上建闸挡水,闸基中将产生渗透水流。当渗透水流的速度或坡降超过容许值时,闸基将产生渗透变形,地基就产生不均匀沉降,甚至坍塌,不少水闸因此失事。如蒙城节制闸就是因渗透变形遭到破坏,该闸总净宽120m,分成10孔,于1958年7月建成,适逢大旱,水闸开始蓄水,上游挡水高5m,仅隔两就天突然倒塌,从发觉闸身变形到整个倒塌仅经历几个小时。因此,在防洪闸板设计中对于防渗排水设施问题必须给予高度重视。

9.2.12 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第9.3.10条的规定。

9.2.13 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第9.3.8条的规定。

9.2.14 防潮闸地处海滨,地下水位较高,地基多为软弱、高压缩地层,基坑开挖时为边坡稳定,一定要注意施工排水设计,更把地下水位降下来,必要时采用周边井点排水方法。设计应重视防潮闸的基础处理,软基的基础处理方法很多,对于松软的砂基可采用振冲加固或强夯法;对软土、淤泥质土地基薄层者可采用换基,深层者可采用桩基处理;有条件时对松软土地基也可采用预压加固法。采用桩基应重视在运用期间可能会产生闸底板脱空问题,例如,永定新河河口的蓟运河和潮白新河防潮闸,都有底板脱空现象,用搅拌桩加固软土地基时应注意桩身质量是否能达到设计要求。

9.2.15 河口防潮闸下普遍存在泥沙淤积和拦门沙问题。为保持泄流通畅,闸下要经常清淤,为减少清淤量规定研究应采取防淤、减淤措施;河口拦门沙的存在及变化对河道行洪有一定影响,研究拦门沙位置的变化对行洪的影响是设计内容之一。




9.3 工程设计

9.3 工程设计


9.3.1 本条规定了防洪闸工程设计的内容。


9.4 水力计算

9.4 水力计算


9.4.1 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第9.4.1条的规定。

9.4.2 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第9.4.2条的规定。

9.4.3 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第9.4.3条的规定。


9.5 结构与地基计算

9.5 结构与地基计算


9.5.1 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第9.5.1条的规定。

9.5.2 本条基本沿用原《城市防洪工程没计规范》CJJ 50-92第9.5.2条的规定。

9.5.3 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第9.5.4条的规定。


10山洪防治

10.1 一般规定

10.1 一般规定


10.1.1 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.1.1条的规定。山洪是指山区通过城市的小河和周期性流水的山洪沟发生的洪水。山洪的特点是,洪水暴涨暴落,历时短暂,水流速度快,冲刷力强,破坏力大。山洪防治的目的是,削减洪峰和拦截泥沙,避免洪灾损失,保卫城市安全。防洪对策是,采用各种工程措施和生物措施,实行综合治理。实践证明,工程措施和生物措施相辅相成,缺一不可,生物措施应与工程措施同步进行。

10.1.2 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.1.2条的规定。山洪大小不仅和降雨有关,而且还和各山洪沟的地形、地质、植被、汇水面积大小等因素有关,每条山洪沟自成系统。所以,山洪防治应以每条山洪沟为治理单元。由于受人力、财力的限制,如山洪沟较多,不能一次全面治理时,可以分批实施,对每条山洪沟进行集中治理、连续治理,达到预期防治效果。

10.1.3 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.1.3条的规定。山洪特性是峰高、量小、历时短。山洪防治应尽量利用山前水塘、洼地滞蓄洪水,这样可以大大削减洪峰,减小下游排洪渠道断面,从而节约工程投资。

10.1.4 小型水库可大大削减洪峰流量,显著减小下游排洪渠道断面,从而节省工程投资和建筑用地,减免洪灾损失,由于小型水库库容较小,首先应充分发挥蓄洪削峰作用,在满是防洪要求前提下,兼顾城市供水、养鱼和发展旅游事业的要求,发挥综合效益。小型水库的等级划分和设计标准,应符合现行行业标准《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL 252的规定,由于其位于城市上游, 应根据其失事后造成的损失程度适当提高防洪标准。工程设计还应符合有关规范的规定。

10.1.5 排洪渠道和截洪沟的护坡形式,常用的有浆砌块石、干砌块石、混凝土(包括预制混凝土)、草皮护坡等。护坡形式的选择,主要根据流速、土质、施工条件、当地材料及安全稳定耐久等综合确定。排洪渠道、截洪沟和撇洪沟可能位于城市的上游,一旦失事也会给城市安全造成较大威胁,因此要求设计者要十分重视其安全,从设计人手严把质量关,同时对建设和管理提出高要求,把质量和安全放在第一位。


10.2 跌水和陡坡

10.2 跌水和陡坡


10.2.1 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.4.1条的规定,并与现行同家标准《灌溉与排水工程设计规范》GB 50288-1999第9.7,1条保持一致。具体采用何种形式,需作经济比较。当山洪沟、截洪沟、排洪渠道通过地形高差较大的地段时,需要采用陡坡或跌水连接上下游渠道。坡降在1:4~1:20范围内修建陡坡比跌水经济,特别在地下水位较高的地段施工较方便。当坡度大于1:4时采用跌水为宜,可以避免深挖高填。

10.2.2 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.4.2条的规定。跌水和陡坡水面衔接包括进口与出口,进口段要注意尽量不改变渠道水流要素,使水流平顺均匀进入跌水或陡坡。下游出口流速大,冲刷力强,一般要设消力池消能,从而减轻对下游渠道的冲刷,消力池深度、长度等尺寸应经计算确定。

10.2.3 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.4.3条的规定。进出口导流翼墙单侧收缩角度和翼墙长度的规定系经验数据,在此范围内水流比较平顺、均匀、泄量较大,出口导流翼墙形式和扩散角度的规定,可使水流均匀扩散,对下游消能有利。

10.2.4 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.4.4条的规定。对护底布置及构造作出规定,目的是为了延长渗径,保护基础安全。

10.2.5 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.4.5条的规定,依据设计经验,并与现行国家标准《灌溉与排水工程设计规范》GB 50288-1999第9.7.2条保持一致,将原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92规定的单级跌水高度由3m以内改为5m以内,主要是考虑山洪沟深度一般较小,以及有利于下游消能制定的,在此范围内比较经济,消能设施比较简单。

10.2.6 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.4.6条的规定。规定限制陡坡底宽与水深比值在10~20之间,其目的主要是为了避免产生冲击波。

10.2.7 依据设计经验,对陡坡的比降提出了经验性数据,并与现行国家标准《灌溉与排水工程设计规范》GB 50288-1999第9.7.8条保持一致。当流量大、土质差、落差大时,陡坡比降应缓些;当流量小、土质好、落差小时,陡坡比降应陡些。在软基上要缓些。在坚硬的岩基上可陡一些。

10.2.8 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.4.7条的规定。在陡坡护底变形缝内设止水,其目的是为了防上水流淘刷基础,影响底板安全,同时减少经过变形缝的渗透量。设置排水盲沟可以减小渗透压力,在季节性冻土地区,还可避免或减轻冻害。

10.2.9 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.4.8条的规定。人工加糙可以促使水流扩散,以增加水深,降低陡坡水流速度和改善水工建筑物下游流态,对下游消能有利。人工加糙对于改善水流流态作用的大小,与陡坡加糙布置形式和尺寸密切相关,人工加糙的布置和糙条尺寸选择要慎重,重要工程需要水工模型试验来验证,以确保人工加糙的消能效果。
    西北水科所通过试验研究和调查指出,在陡坡上加设人工糙条,其间距不宜过小,否则陡坡急流将被抬挑脱离陡坡底,使陡坡底面各处产生不同程度的低压,而且水流极易产生激溅不稳,水面升高,不仅不利于安全泄水,使糙条工程量加大,陡坡边墙衬砌高度增加,而且对下游消能并无改善作用。


10.3 谷 坊

10.3 谷 坊


10.3.1 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.3.1条的规定。谷坊是在山洪沟上修建的拦水截砂的低坝,其作用是固定河床、防止沟床冲刷下切和沟岸坍塌、截留泥砂、改善沟床坡降、削减洪峰、减免山洪危害。

10.3.2 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.3.2条的规定。在谷坊类型的比选条件增中加了“谷坊失事后可能造成损失的程度”的条件。谷坊种类较多,常用的有土谷坊、土石谷坊、砌石谷坊、铅丝石笼谷坊、混凝土谷坊等。上游支流洪水流量小、谷坊高度小,可采用土石谷坊、干砌石谷坊;中下游设计洪水较大、冲刷力较强、谷坊较多,多采用浆砌石谷坊或混凝土谷坊。考虑城市防洪安全,取消了土谷坊。

10.3.3 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.3.3条的规定。谷坊位置选择除了要考虑减小谷坊长度、增大拦沙容积外,还要考虑地基较好、有利防冲消能,宜布置在直线段。山洪沟设计纵坡通常有两种考虑,一是按纵坡为零考虑,即上一个谷坊底标高与下一个谷坊溢流口标高齐平;二是纵坡大于零,小于或等于稳定坡降。各类土壤的稳定坡降如下:沙土为0.05,黏壤土为0.008,黏土为0.01,粗沙兼有卵石为0.02。

10.3.4 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.3.4条和第7.3.5条的规定。

10.3.5 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.3.6条的规定。

10.3.6 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.3.8条的规定。

10.3.7 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.3.7条和第7.3.9条的规定。

10.3.8 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.3.10条的规定。

10.3.9 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.3.11条的规定。取消了土谷坊。


10.4 撇洪沟及截流沟

10.4 撇洪沟及截流沟


10.4.1 撇洪沟是拦截坡地或河流上游的洪水,使之直接泄入城市下游承泄区的工程设施。

10.4.4 撇洪沟设计流量的拟定一般分为两种情况,一是以设计洪峰流量作为撇洪沟的设计流量,二是以设计洪峰流量的一部分作为撇洪的设计流量,而洪峰的其余部分,则通过撇洪沟上在适当地点设置的溢洪堰或泄洪闸排走。

10.4.5 考虑到撇洪沟的设计流量一般较大,为了使设计的断面和沟道土方量不致太大,常选用较大的沟底比降和较大的设计流速。为防止沟道局部冲刷,断面应采取防冲措施。

10.4.6 截流沟是为拦截排水地区上游高地的地表径流而修建的排水沟道,可以保护某一地区或某项工程免受外来地表水所造成的渍涝、冲刷、淤积等危害。
    截流沟的洪水流量过程线,一般是峰高量小、历时短。因此,拟定截流沟设计流量有两种情况,一是取洪峰流量作为截流沟的设计流量,二是取设计洪峰流量的一部分作为截流沟的设计流量,其剩余部分经截流沟上的溢流堰或泄洪闸排入排水区,由排水站排走。具体数值经方案比较确定。


10.5 排洪渠道

10.5 排洪渠道


10.5.1 本节基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第7.5节相关条款的规定。排洪渠道的作用是将山洪安全排至城市下游河道,渠线布置应与城市规划密切配合。要确保安全,比较经济,容易施工,便于管理。为了充分利用现有排洪设施和减少工程量,渠线布置宜尽量利用原有沟渠;必须改线时,除了要注意渠线平顺外,还要尽量避免或减少拆迁和新建交叉建筑物,以降低工程造价。
    本条对渐变段长度作出规定,目的是为了使水流比较平顺、均匀地与上下游水流衔接。5倍~20倍沟渠水面宽度差是根据水工模型试验和总结实践经验确定的。

10.5.2 排洪沟渠纵坡选择是否合理,关系到沟渠排洪能力的大小及其冲淤问题,也关系到工程的造价。排洪沟渠设计纵坡应接近天然纵坡,这样水流较平稳,土石方工程量较少。在地面坡度较大时,宜尽可能地使沟渠下游的流速大于上游流速,以免排洪不畅。沟渠纵坡应使实际流速介于不冲不淤流速之间。当设计流速大于沟渠允许不冲流速时,应采取护砌措施,当设置跌水和陡坡段时,侧墙超高要比一般渠道适当加大,并要注意做好基础处理,防止水流淘刷破坏。

10.5.3 排洪渠道的边坡与渠道的土质条件及运行情况有关,渠道边坡需根据土质稳定条件来选择,在各种运行情况下均应保持渠道边坡的稳定。

10.5.4 本条对排洪沟渠进口布置形式作出规定,目的是为了保持水流顺畅,提高泄流量。对出口布置作出规定则是为了水流均匀扩散,防止产生偏流冲刷破坏。

10.5.5 排洪渠道弯曲段水流在凹岸一侧产生水位壅高,壅高值与流速及弯曲度成正比,一般采用下式计算:


式中:g——重力加速度(m/s2);

      Z——弯曲段内外侧水面差(m);

      V——弯曲段水流流速(m/s);

      R1、R2——弯曲段内外弯曲半径(m)。

10.5.6 本条规定排洪渠道应尽量采用挖方渠道,这是因为挖方渠道使洪水在地面以下,比较安全。填方渠道运转状态与堤防相似,所以规定要按堤防要求设计,使回填土达到设计密实度,当流速超过土壤不冲流速时还要采取防护措施,防止水流冲刷。

10.5.7 本条规定了排洪沟渠的最小弯曲半径,是为了使水流平缓衔接,不产生偏流和底部不产生环流,防止产生淘刷破坏。

10.5.8 排洪沟渠的设计流速应满足不冲和不淤的条件。当排洪沟渠设计流速大于壤允许不冲流速时,必须采取护砌措施,防止排洪沟渠冲刷破坏。护砌形式的选择,在满足防冲要求的前提下,应尽量采用当地材料,减少运输量,节约投资。

10.5.9 山洪沟上游比降大,流速也大,洪水携带大量泥沙,到中下游沟底比降变小,流速也变小,泥沙容易淤积,在排洪渠道进口处设置沉沙池,可以拦截粗颗粒泥沙,是减轻渠道淤积的主要措施。在沉沙池淤满后应及时清除。

10.5.10 排洪暗渠泄洪能力一般按均匀流计算,如果上游产尘壅水,泄洪能力就会降低,防洪安全得不到保障。

10.5.11 排洪暗渠设检查井,是为了维修和清淤方便,检查井间距的规定是参考城市排水设计规范制定的。

10.5.12 无压流排洪暗渠设计水位以上,净空面积规定不应小于断面面积的15%,实质上是起安全超高的作用,适当留有余地以弥补洪水计算中的误差。无压流排洪暗渠水面以上的净空关系到排洪过程中是否发生明满流过渡问题,为防止出现满流状态,水面线以上都留有足够的空间余幅。

10.5.13 本条是根据现行行业标准《渠系工程抗冻胀设计规范》SL 23、《水工建筑物抗冻胀设计规范》SL 211制定的,对发生冻害地区渠系建筑物提出安全要求。

10.5.14 当外河洪水位高于排洪沟渠出口洪水位时,排洪沟渠在出口处应设涵闸或在回水范围内做回水堤,防止洪水倒灌淹没城市。


11泥石流防治

11 泥石流防治

11 泥石流防治

11.1 一般规定

11.1.1 本章基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第8章的规定,由于泥石流防治研究的局限性,本章条文说明基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第8章的条文说明内容,方便使用者查阅参考。
    泥石流是发生在山区小流域内的一种特殊山洪,我国是世界上泥石流最发育的国家之一,由于泥石流突然暴发,而城市人口密集,所以城市往往是危害最严重的地方。以兰州市为例,新中国成立后的40多年中,发生大规模泥石流4次,造成近400人死亡,是该市自然灾害中死亡人数最多的一种灾害。据钟敦佗、谢洪、王士革等在《北京山区泥石流》一书中的不完全统计,1950年至1999年,北京地区共发生了29次,200多处泥石流,共致死515人,毁坏房屋8200间以上,平均约每1.8年发生一次灾害性较大的泥石流。损失极为惨重。据不完全统计,全国已有150多座县城以上城市受到过泥石流的危害。
     从城市防洪角度看,当山洪容重达到14kN/m3时,固体颗粒含量已占总体积的30%,已超过一般流量计算时的误差范围,在流量计算中泥沙含量已不可被忽视。如果所含泥沙颗粒是细粒土,这时的流变性质也发生较大变化,已接近宾汉模型。从水土保持角度看,流体容重超过14 kN/m3已不是一般的水土流失,属于极强度流失,也不是一般的水土保持方法就能防治的,因此这样的标准被工程界广泛接受,根据特征对泥石流加以分类,有利于区别对待,对症防治,也便于对泥石流的描述。泥石流按物质组成的分类方法是最常用的方法,其分类指标见表2。

表2 泥石流按组成物质分类表

类别泥石流泥流水石流
颗粒
组成
含有从漂砾到黏土的各种颗粒,黏土含量可达2%~15%,1mm以下颗粒占10%~60%小于粉砂颗粒占
60%以上,1mm以下
颗粒占90%以上,平
均粒径在1mm以下
1mm以下颗粒少
于10%,由较大颗粒组成
力学
性质
稀性或黏性稀性或黏性稀性

    泥石流作用强度是泥石流对建筑物可能带来破坏程度的一般综合指标。泥石流作用强度是根据目前我国受泥石流危害的城镇的基本情况制定的,由于我国没有处于特别严重的泥石流沟区域,因此只分为严重、中等、轻微三类。
    泥石流防治工程设计中应该突出重点,即重点防范和治理严重的泥石流沟,对严重的、危害大的泥石流沟采用较高的标准,对轻微的泥石流沟采用较低的标准。泥石流设计标准应按本规范表11.1.1选定。

11.1.3 泥石流是地质、地貌、水文和气象等条件综合作用的产物,是一种自然灾变过程;人类不合理的生产活动,又加剧了泥石流的发展。流域内有充分的固体物质储备,丰沛的水源和陡峭的地形是我们识别流域是否有泥石流的重要依据。对于山区小流域有深厚宽大的堆积扇,其流域形态为金鱼形状,纵剖面的石块、泥粒的混杂沉积,并有反粒径沉积(即上层石块粒径大于下层)趋势等,均提供了以往年代发生泥石流的证据。
    泥石流流域勘查的重点是判定泥石流规模级别,确定计算泥石流相关参数,为减灾工程提供设计依据。对流域内泥石流历史事件的调查,要比洪水调查相对容易,因为泥石流痕迹可以保留相当长的时间,而且常常可以在泥石流流通段找到泥石流流经弯道时的痕迹并量测相应的要素来计算泥石流流速、流量。通过调查访问等方法来确定该事件的发生年代,并根据现在流域内各种泥石流形成条件(特别是固体物质补给)的变化及其发展趋势,评价该历史事件重演的可能性。这些都是今后规划和防治工程设计的重要依据。

11.1.4 本条基本沿用原《城市防洪工程设计规范》CJJ 50-92第8.1.5条的规定。由于泥石流形成的条件比较复杂,影响因素较多,流量计算很困难。目前,采用暴雨洪水流量配方法计算,用形态调查法相补充是比较常用的方法。配方法是假定沟谷里发生的清水水流,在流动过程中不断地加入泥沙,使全部水流都变为一定重度的泥石流。这种方法适用于泥沙来源主要集中在流域的中下部,泥沙供应充分的情况。
    1 配方法:配方法是泥石流流量计算常用方法之一。知道了形成泥石流的水流流量和泥石流的容重,就可以推求泥石流的流量:设一单位体积的水,加入相应体积的泥沙后,则该泥石流的容重按下列公式计算:



式中:γc——泥石流容重(kN/m3);

      γh——固体颗粒容重(kN/m3);

      γb——水的容重(kN/m3);

      ф——泥石流流量增加系数;

      Qb——泥石流沟一定频率的水流流量(m3/s);

      Qc——同频率的泥石流流量(m3/s)。

    用式(6)计算的泥石流流量与实测资料对比,一般都略为偏小。有人认为,主要是由于泥沙本身含有水而没有计入,如果计入,则:


式中:ф'——考虑泥沙含水量的流量增加系数;

      P——泥沙颗粒含水量(以小数计)。


当γh采用27kN/m3,P=0.05及P=0.13时,φ及φ'值如表3。

表3 不同泥石流容重的φ及φ'值

γc(kN/m322.4222120191817161514
ф2.702.401.851.431.120.890.700.550.420.31
ф'
P=0.05
4.243.552.441.771.331.010.770.590.440.32
ф'
P=0.13
50.115.25.142.871.861.290.930.670.490.34

    当泥沙含量较大时,计算值相差很大,这是由于这时的土体含水量已接近泥石流体的含水量,泥石流形成不是由水流条件而是由动力条件决定的。因此Qc=(1十φ')Qb公式不适合于泥沙含水量较大时高容重的泥石流计算。这时常采用经验公式计算:

式中:D——因泥石流波状或堵塞等的流量增大系数,一般取1.5~3.0。

根据云南省东川地区经验:


    泥石流配方法虽是最常用的方法,但仍需与当地的观测或形态调查资料对照,综合评判后选择使用。
    2 形态调查法:泥石流形态调查与一般河流形态调查方法相同,但应特别注意沟道的冲淤变化,及有无堵塞、变道等影响泥位的情况。在调查了泥石流水位及进行断面测量后,泥石流调查流量可按公式(11)计算:


式中:Qc——调查频率的泥石流流量(m3/s),在设计时应换算为设计频率流量;

      wc——形态断面的有效过流面积(m2);

      Vc——泥石流形态断面的平均流速(m/s),一般按曼宁公式计算,即Vc=mcR1/3I1/2,为水力半径(m),I为泥石流流动坡度(小数计),mc值可参考表4确定。

表4 泥石流沟糙率系数mc

泥石流
类型
沟槽特征1泥深(m)
0.5124
mc
稀性
泥石流
石质山区粗糙系数最大的泥石流沟槽,沟道急陡弯曲,沟底由巨石漂砾组成,阻塞严重,多跌水和卡口,容重为(14~20)kN/m3的泥石流和水石流0.15~0.225432
石质山区中等系数的石流沟,沟道多弯曲跌水,坎坷不平,由大小不等的石块组成,间有巨石堆,容重为(14~20)kN/m3的泥石流和水石流0.08~0.1510864
土石山区粗糙系数较小的泥石流沟槽,沟道宽平顺直,沟床平顺直,沟床由砂与碎石组成,容重为(14~18)kN m3的水石流或泥石流或容重为(14~18)kN/m3的泥流0.02~0.081814108
黏性
泥石流
粗糙系数最大的黏性泥石流沟槽,容重为(18~23)kN/m3沟道急陡弯曲,由石块和砂质组成,多跌水与巨石垄岗0.12~0.1518151210
粗糙系数中等的黏性泥石流沟槽,容重为(18~22)kN/m3,沟道较顺直,由碎石砂质组成,床面起伏不大0.08~0.1228242016
粗糙系数很小的黏性泥石流沟槽,容重为(18~23)kN/m3,沟道较宽平顺直,由碎石泥砂组成0.04~0.0834282420

    对于已发生过的泥石流的流量计算,除了从辨认历史痕迹得到最大流速和相应断面以外,也可以通过泥石流流经的类似卡口堰流动时,按堰流公式算得。如按宽顶堰公式:


式中:Qd——泥石流流量(m3/s);

      μ——堰流系数,取0.72;

      H——堰上泥石流水深(m);

      B——堰宽(m);

      M——过堰泥石流系数,取0.9。

11.1.5 泥石流防治规划应从整体环境和个别流域或不同类型泥石流特点出发,从流域上游、中游,出山口直至入主河(湖、海),分段分区设立减灾工程,对泥石流形成的物源、水源和地形条件进行控制或改变,以达到抑制泥石流发生,减小泥石流规模的目的。综合防治体系包括工程措施(含生物工程)和非工程措施——预警预报体系。
    对于威胁城镇居民点密集的泥石流沟必须采取综合防治体系,才能达到减灾和减少人员伤亡的目的。城镇泥石流综合防治体系应体现以拦蓄为主的原则,对于某些防护要求简单的情况,也可以采用单一的防护措施,为了保障居民点而设立单侧防护堤,甚至为保护某单个民宅,而采用半圆形堡垒式的防护墙等。
    综合防治体系及其总体布局都纳入泥石流防治规划中。

11.1.6 泥石流和一般水流不同之处,在于有大量的泥沙,这些泥沙在运动过程中不断地改变着沟道,而且这种变化随着时间的推移在不断累积。对一般水流沟道,只要保证洪峰时的瞬间能够通过,这个沟道就是安全的。而泥石流由于其淤积作用,仅考虑瞬间通过就不行了。这次泥石流通过了,下次泥石流就不一定能通过,今年通过了,明年不一定能通过。因此在防泥石流的洪道设计中,必须了解可能发生泥石流总量、通过沟道的淤积、流出沟道后的情况,有多少被大河带走,有多少沉积下来,沉积成什么形状,对泥石流流动又有什么影响。不仅要考虑一次泥石流,还要考虑使用年限中的影响。
    1 泥石流量可由多种方法确定:
     1)调查法:可调查冲积扇多年来的发展速度来确定堆积量,调查流域内的固体物质流失量来计算年侵蚀量。泥石流主要由大沟下切引起的,也可按下切速度来计算侵蚀量,也可按几次典型泥石流调查来推算泥石流量。
     2)计算法:用雨季总径流量折算,用一次降雨径流折算,或用一次典型泥石流过程折算。也可用侵蚀模数法或地区性经验公式,年冲出泥石流总量与堆积总量之间有一定的差别,这是由于很多泥沙被大河带走了,作为一般估计,可按下式计算。

式中:Vs——年平均泥沙淤积量(m3);

      V——年平均泥沙冲出量(m3);

      η——被大河携带泥沙系数,按表5确定。

表5 大河携带系数η

堆积区所处部位η值
峡谷区0.5
宽谷区0.65~0.85
泥石流不直接汇入大河0.95

    泥石流在沟口淤积形成冲积扇,其淤积量是十分可观的,据甘肃省武都县两条流域面积近2km2的泥石流沟观测,年平均冲出泥石流量分别为5万m3和7万m3,8年后,沟口分别淤高了11m和13m。根据白龙江流域的调查,沟口的淤积高度可按经验公式计算。


式中:hT——N年中沟口淤积高度(m);

      Wp——设计淤积量(m3),为设计年限N与年平均泥沙淤积量Vs的乘积;

      N——为设计年限(年)。

    泥石流的沿途淤积可用水动力平衡法(稀性泥石流)和极限平衡法(黏性泥石流)计算。
    2 泥石流流速计算可根据不同地区的自然特点采用不同的计算公式。主要的经验公式包括:
     1)用已有泥石流事件弯道处的参数值计算平均流速:


式中:V——泥石流平均流速(m/s);

     △H——弯道超高值(m);

     B——沟槽泥面宽度(m);

     R——弯道曲率半径(m);

     g——重力加速度(m/s2)。

     2)王继康公式,用于黏性泥石流。


式中:i——泥石流表面坡度,也可用沟底坡度表示(%);

      R——水力半径,当宽深比大于5时,可用平均水深H表示(m);

      Kc——黏性泥石流系数,见表6。

表6 黏性泥石流系数表

H(m)<2.502.753.003.504.004.505.00>5.50
Kc10.09.59.08.07.06.05.04.0

     3)云南东川公式:


式中:H——泥深(m);

     4)西北地区黏性泥石流公式:


     5)甘肃武都黏性泥石流公式:


式中:K——断面系数,取0.70。

11.1.7 泥石流工程治理的方法各个国家都大同小异,应在不同的自然和经济条件下选用不同的类型组合。防治工程主要可分为预防工程、拦截工程和排导工程。预防工程又可分为:治水,即减少上游水源,例如用截水沟将水流引向其他流域,利用小的塘坝进行蓄水,上游有条件时修建水库是十分有效的方法;治泥,即采用平整坡地、沟头防护、防止沟壁等滑坍及沟底下切以及治理滑坡及坍塌等措施;水上隔离,即将水流从泥沙补给区引开,使水流与泥沙不相接触,避免泥石流发生。预防措施是减轻或避免泥石流发生的措施。在泥石流发生后,则采用拦挡或停淤的方法减少泥沙进入城市,在市区则需要修建排导沟引导泥石流流过。根据我国防治泥石流的经验,要根据当地的条件,综合治理,并结合生物措施和管理等行政措施,才能有效地防治泥石流的危害。

11.1.8 任何工程措施对于大自然而言都不可能是万无一失的,所以相应的非工程措施即预警预报系统对于保障生命安全显得更为重要。
    泥石流预警预报是利用相应的设备和方法对将发生或已发生的泥石流提前发出撤离和疏散命令,减少人员伤亡。 目前国内外较成功的警报方法有接触法和非接触法。其中接触式为断线法,即在沟床内设置一根金属线,当金属线被泥石流冲断时,其断线信号传至下游,实现报警。也可以用冲击传感器得到泥石流冲击力信号来实现报警。非接触法有地声法、超声波法,即用地声传感器来监测泥石流发生和运动后通过地壳传播的地声信号,用超声泥位计监测沟床内泥石流的水深来实现报警。泥石流次声警报器是接收泥石流发生和运动的声发射过程中的次声部分,这种低频率的信号以空气为介质传播,声速为344m/s,远大于泥石流运动的速度,有足够的提前量,而且全部装置(含传感器)都置于远离泥石流源地的室内,有较好的应用前景。


11.2 拦 挡 坝

11.2 拦 挡 坝


11.2.1 拦挡坝是世界各国防治泥石流的主要措施之一,其主要形式有:采用大型的拦挡坝与其他辅助水工建筑物相配合,一般称为美洲型。成群的中、小型拦挡坝,辅以林草措施,一般称为亚洲型。应用于一般水工建筑物上的各种坝体都被应用在泥石流防治上,例如重力或圬工坝、横形坝、土坝等,泥石流防治中还常采用带孔隙的坝,如格栅坝、桩林坝等,格栅坝有金属材料和钢筋混凝土材料等类。
    采用什么形式的坝体,要根据当地的材料、地质、地形、技术和经济条件决定。

11.2.2 拦挡坝在一般情况下大多成群建筑,一般2座~5座为一群,但在条件合适时也可单个建筑。成群的拦挡坝往往用下游坝体的淤积来保护上游拦挡坝的基础,拦挡坝的间距由下式计算决定。


式中:L——拦挡坝的间距(m);

      H——拦挡坝有效高度(m);

      ic——修建拦挡坝处的沟底坡度(小数计);

      io——预期淤积坡度(小数计)。

  一般认为:预期淤积坡度与原沟底坡度有一定关系,即:


式中:C为比例系数。作为工程设计,C值可参考表7。

表7 C 值表

泥石流作用强度严重的中等的轻微的
C值0.7~0.80.6~0.70.5~0.6

    成群的坝体往往用来防护沟底、侧壁、拓宽沟底,当拦挡坝为停留大石块时,需在一定长度内连续修建,需要修建的全长可参考下式计算:

式中:L1——拦截段全长(m);

      f——系数,严重的泥石流沟2.5,一般的泥石流沟2.0,轻微的泥石流沟1.5;

      L0——粒径为d的石块降低到规定速度时所需平均长度(m),见表8。

表8 L0值表

d(cm)102030405060
L0(m)350300250200150100

    不论单个或成群设置的拦挡坝均应考虑有较大的库容和较好的基础。

11.2.3 本条规定了不同目的坝体高度的最低要求。对以拦挡泥石流固体物质为主的拦挡坝淤满了怎么办,一般有两种方法,一是清除,这对间歇性泥石流沟尚可使用,但对常发性泥石流沟则十分困难;另一种方法是将原坝加高,可在原地加高,也可在原坝上游淤积体上加高,这是最常用的方法,并且较为经济。
     为稳定滑坡的拦挡坝坝高可参考下列公式汁算:



式中:H——设计拦挡坝高度(m);

      h——稳定滑坡所需高度(m);

      h1——滑坡滑面距沟底高度平均值(m);

      L1——坝距滑坡的平均距离(m);

      P——滑坡剩余下滑力(kN/m);

      γ——淤积物容重(kN/m3);

      φ——淤积物内摩擦角(°)。

11.2.4 拦挡坝的基础设置是个很重要的问题,如处理不好,为保护基础的造价会等于或超过坝体的造价。基础的主要问题是冲刷,拦挡坝的坝下冲刷由侵蚀基面下降、泥沙水力条件改变和坝下冲刷三部分组成。
     因此对独立的坝体或群坝中最下游坝休的基础埋深要认真地研究,目前常采用坝下护坦和消力槛的办法加以保护。

11.2.5 泥石流用有大量的石块和漂砾,背水面垂直可避免石块撞击坝身而造成破坏。泄水口磨损非常严重,要采用整体性较好和耐磨的材料修建,根据不同情况采用混凝土、钢筋混凝土、钢筋或钢轨衬砌。对整体性较差的坝体,如干砌块石坝,泄水口附近也需用混凝土浇筑。在泥流等细颗粒泥石流沟道中的拦挡坝,背水面不一定要垂直,泄水口的抗磨性要求可较低。

11.2.6 拦挡坝上每米宽度上的泥沙压力可按下式计算:


式中:Pc——坝上的泥沙压力(kN/m);

      γc——泥石流容重(kN/m3);

      H——拦挡坝高度(m);

      h——拦挡坝泄流口处泥石流流深(m);

      φ——泥石流内摩擦角(°),如无实测资料时,可参考表9。

表9 泥石流内摩擦角

γc(kN/m3)<16>16
φ(°)00.125(γo~γb

    泥石流冲击力分浆体动压力和大石块冲撞力两部分,浆体动压力可用动量平衡原理导出:


式中:m——泥石流的质量,m=pQt,Q为泥石流量,p为泥流密度;

      F——冲击力;

      t——冲击力作用时间;

      V——为泥石流流速。

    当过流面积为ω时,则单位面积冲击力f为:


式中:f——单位面积冲击力(kN/m2);

      γc——泥石流容重(kN/m3);

      ρ——泥石流的密度(kg/m3);

      V——泥石流流速(m/s);

      g——重力加速度(m/s2)。

    1966年在云南东川蒋家沟曾用压力盒进行冲击力测定,平均冲击力为95kN/m2。1973年又用电感压力盒测定,其值与计算值相差不多。
    目前,国内对泥石流冲击力的研究也取得了很大进展,中科院成都所根据弹性碰撞理论推导出以下公式。
    将被撞建筑物概化成悬臂梁类型(如墩、台柱、直立跌水井等)和简支梁类型(如闸、格栅堤、软地基上两岸坚实的坝等),公式为:

式中:F——个别石块冲击力(kg);

      A——系数,当构件为悬臂粱时,A=3;当构件为简支梁时,A=48;

      E——被撞构件之杨氏模量(kg/m2);

      J——被撞构件通过中性轴之截面惯性矩(m4);

      G——石块重量(kg);

      V——石块流速(通常与流体等速)(m/s);

      L——构件长(m);

      α——冲击力方向与法线交角。

    以上计算公式可供设计时参考,有实测或试验资料时,应采用实际值。   
    泥石流拦挡坝建成后,最危险的时候是泥石流一次充满坝体库容,前部并有大石块撞击坝体,但这种情况不是很多,因此认为这是属于特殊组合。如果泥石流已充满坝体库容,大石块就不会再有巨大的撞击,并且随着泥石流的逐渐固化,摩擦角将逐步增大,所以坝体的最大受力时间是很短暂的,因此拦坝设计时应尽量采用减少前期受力的措施。

11.2.7 消力槛是拦挡坝防冲刷和消能的有效形式之一,如修建护坦也宜在消力槛内,并埋入沟底,以免被过坝的大石块击毁。消力槛的位置应大于射流长度,其距离可参考下式计算。

式中:L——消力槛距拦挡坝的距离(m);

      H——拦挡坝高度(m);

      h——拦挡坝顶泥石流过流深度(m);

      Vc——拦挡坝泄流口泥石流泄流速度(m/s)。

11.2.8 格栅坝是泥石流拦挡坝的一种特殊形式,可以采用圬工坝上留窄缝、孔洞等形式,也可用钢杆件或混凝土杆件组装或安置在圬工墩台间,亦可采用桩式或A字形三角架式的桩林坝,还可采用钢索网状坝。格栅坝的主要作用是拦住大石块,而将其他泥石流排出,在流量大时可能暂时蓄满,之后较小颗粒逐渐流出,有调节流量的作用。实际使用时,希望格栅坝不要很快淤满,因此栅距较大,但最终仍将淤平,逐渐与实体坝一致。


11.3 停 淤 场

11.3 停 淤 场


11.3.1 泥石流停淤场是一种利用面积来停淤泥石流的措施。稀性泥石流流到这里后,流动范围扩大,流深及流速减小,大部分石块失去动力而沉积。对于黏性泥石流,则利用它有残留层的特征,让它黏附在流过的地面上。在城市上、下游有较广阔的平坦地面条件时,是i种很好的拦截形式。如果停淤场处的坡度较大,就不易散布在较大的面积上。应用拦坝等促使其扩散。根据甘肃省武都地区的试验、观测,黏性泥石流在流动一定距离后可能扩散的宽度可用式(31)计算:


式中:B——黏性泥石流流动L长度后泥石流的扩散宽度(m);

      τo——泥石流值限静切压力(kPa);

      γc——泥石流容重(kN/m3);

      ic——停淤场流动方向的坡度,以小数计。

    流动Lm距离后,泥石流可能的停留量:


式中:Wu——在流动L米距离后黏性泥石流可能停积的泥石总量(m3)。

    停淤场下游流量将要较原设计流量减小,其折减系数K可参考下式:

式中:K——泥石流流量折减系数;

      Wu——停淤场停淤的泥石流量(m3);

      Wc——一次泥石流的总量(m3)。

     对于稀性泥石流,停淤场内可能停留的石块直径与流动长度可用下式计算:

式中:L——稀性泥石流在停淤场内流动长度(m),在此距离内泥石流流动宽度不断增加,扩散角一般不小于15°;

      Qc——泥石流流量(m3/s);

      ic——停淤场流动方向坡度,以小数计;

      du——在经过L长度后,可能停留下来的石块直径(m)。

    流量折减系数K可按下式计算:


式中:P——泥石流中大于或等于du颗粒的石块占总泥沙量的百分数(以小数计);

      γc——泥石流容重(kN/m3);

      γh——泥沙颗粒容重(kN/m3);

      γb——水的容重(kN/m3)。

    过水的停淤场对防治来说,不起什么作用,因此规定了停淤场的必要条件,计算时可参考式(31)~式(35)。

11.3.2 泥石流停淤场内的拦拌坝及导流坝的作用是使泥石流能流过更多的路程,扩散到更大面积,使泥石流尽可能多地停积在停淤场内。

11.3.3 停淤场内的拦挡坝是一种临时性的建筑,而且可能经常改变,因此材料宜就地取材,并节省费用。


11.4 排 导 沟

11.4 排 导 沟


11.4.1 排导沟是城市排导泥石流的必要建筑物,根据各地的经验,排导沟宜选择顺直、坡降大、长度短和出口处有堆积场地的地方,其最小坡度不宜小于表10所列数值。

表10 排导沟沟底设计纵坡参考值

泥石流性质容重(kN/m3))类别纵坡(%)
稀性14~16泥流3~7
泥石流5~7
16~18泥流5~7
泥石流7~10
水石流7~15
黏性18~22泥流8~12
泥石流10~18

11.4.2 排导沟与天然沟道的连接十分重要,根据实践经验,收缩角不宜太大,否则容易引起淤积和发生泥石流冲起越过堤坝等事故。

11.4.3 较窄的沟道能使泥石流有较大的流速减少淤积,也可以减少在不发生泥石流时水流对沟底的冲刷。但沟底较窄时需要较大的沟深,因此沟底宽度要根据可能的沟深来综合考虑。目前沟道宽度一般是比照天然沟道中流动段的宽度,可参照铁道研究院西南所的公式计算确定:


式中:B——排导沟底宽(m);

      Bc——流通区天然沟宽(m);

      i——排导沟坡度,以小数计;

      ic——流通区沟道坡度。

    也可根据甘肃省武都地区对泥石流沟道的调查,建议的沟底宽度。
    当排导沟断面为梯形时:


    当排导沟断面为矩形时:


式中:B——排导沟宽度(m);

      i——排导沟坡度,以小数计;

      F——流域面积(km2)。

11.4.4 为保证泥石流中大石块的通过,设计沟深不仅应保证泥石流的正常通过,而且应大于最大石块直径1.2倍。对于黏性泥石流,不应小于泥石流波状流动高度。泥石流的波高,可按甘肃省武都地区公式计算:


式中:hc——泥石流波高(m);

      τo——黏性泥石流的极限静切应力(kPa);

      γc——泥石流容重(kN/m3);

      ic——沟床坡度,以小数计。

    在泥石流排导沟的弯道地段,还应加上弯道超高值,其超高值据调查,可按以下公式计算:

式中:hE——泥石流在弯道外侧超过中线设计泥位的超高值(m);

      Vc——泥石流流速(m/s);

      R——弯道中心线半径(m);

      B——设计泥石流深时的泥面宽(m);

      g——重力加速度(m/s2)。

    在排导沟进口不平顺有顶冲处,应加上泥石流的顶冲壅高值hs



式中:hs——泥石流顶冲壅高值(m);

      α——泥石流流向与堤坝夹角(°)。

    泥石流排导沟不仅应保证建成时泥石流的通过,而且要保证在淤积后能够通过。考虑到50年一遇流量恰好在第50年时发生的几率很低,因此其淤积计算年限都较设计年限要短,这与现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60是一致的。

11.4.5 稀性泥石流对排导沟侧壁冲刷较为严重,黏性泥石流一般冲刷较轻,但黏性泥石流沟平时也会发生一般洪水,会对侧壁造成冲刷,因此城市中的泥石流排导沟一般都应该护砌。

11.4.6 将泥石流改向相邻的沟道,使城市免受泥石流的危害,在条件许可时,这是值得采用的一种措施,但应论证其改道的可靠性和对周围环境的影响。


12防洪工程管理设计

12.1 一般规定

12.1 一般规定


12.1.1 本条规定了防洪工程管理设计的主要内容,运行期管理只是提出原则性要求,具体的管理细则应由管理者根据有关法律法规及规范结合工程运行的实际制定。
    本条总括规定了防洪工程管理设计的主要内容。城市防洪工程管理是城市防洪工程设计中的重要组成部分,是城市防洪工程建成投产后能够正常安全运行、发挥工程效益的基础。在社会主义市场经济体制逐步建立、传统水利向现代水利和可持续发展水利转变的新形势下,工程管理提到了一个相对比较高的高度。因此,只有加强对城市防洪工程的管理,才能最大限度地发挥城市防洪工程的效益,保障城市经济的可持续发展。这就要求城市防洪工程设计重视工程管理设计,针对城市防洪工程工程类型多、密度大、标准高的特点,进行管理设计,为运行管理打好基础。

12.1.2 本条是根据《中华人民共和国水法》的规定和工程实际需要制定的。工程管理用地是保证工程安全、进行工程管理所必需的,但现实城市用地十分紧张,地价昂贵,造成管理用地的征用比较困难,工程保护范围用地虽不征用,但对土地使用仍然是有限制的。因此,划定工程的管理范围和保护范围是政策性很强的工作,必须以防洪保安为重点,以法律、法规为依据,同时符合地方法规,取得地方政府的支持。

12.1.3 防洪堤、防洪墙、水库大坝、溢洪道、防洪闸等主要防洪建筑物,一般均应设水位、沉陷、位移等观测和监测设备,掌握建筑物运行状态,以便检验工程设计、积累运行与管理资料,确保正常运行,为持续改进提供资料和依据。目前城市防洪工程中的各类单项工程都已有相应的管理设计规范,在这里只是强调应设置必要的观测、临测设施,工程设计时可按相应规范要求进行设计。

12.1.4 超标准洪水处置区是为保证重点防洪地区安全和全局的安全而牺牲局部利益的一项重要措施。建立相应的管理制度,有条件、有计划地运用,才能将损失降低到最小。


12.2 管理体制

12.2 管理体制


12.2.1 按照国务院体改办2002年9月3日颁布的《水利工程管理体制改革实施意见》,应根据水管单位承担的任务和收益状况,确定城市防洪管理单位的性质。
    第一类是指承担防洪、排涝等水利工程管理运行维护任务的水管单位,称为纯公益性水管单位,定性为事业单位。
    第二类是指承担既有防洪、排涝等公益性任务,又有供水、水力发电等经营性功能的水利工程管理运行维护任务的水管单位,称为准公益性水管单位。准公益性水管单位依其经营收益情况确定性质,不具备自收自支条件的,定性为事业单位;具备自收自支条件的,定性为企业,目前已转制为企业的,维持企业性质不变。
    第三类是指承担城市供水、水力发电等水利工程管理运行维护任务的水管单位,称为经营性水管单位,定性为企业。
    城市防洪工程基本上是以防洪为主的纯公益性的水利工程,或者是准公益性的水利工程,城市防洪管理单位一般没有直接的财务收入,不具备自收自支条件,其管理单位大多为事业单位。

12.2.2 城市防洪管理的内容包括了水库、河道、水闸、蓄滞洪区等调度运用、日常维护和管理,同时,与城市供水、水资源综合利用紧密地结合在一起。《中华人民共和国水法》规定:“国家对水资源实行流域管理与行政区域管理相结合的管理体制”;《中华人民共和国防洪法》规定:“防汛抗洪工作实行各级人民政府行政首长负责制,统一指挥、分级分部门负责”;国家防汛总指挥部《关于加强城市防洪工作的意见》中要求“必须坚持实行以市长负责制为核心的各种责任制”、“建议城市组织统一的防汛指挥部,统一指挥调度全市的防洪、清障和救灾等项工作”。本条根据上述法律法规文件精神制定,要求城市防洪工程设计时,明确城市防洪管理体制,即根据城市防洪工程的特点、工程规模、管理单位性质确定管理机构设置和人员编制,明确隶属关系、相应的防洪管理权限。
    对于新建工程,应该建立新的防洪管理单位。对于改扩建工程,原有体制还基本合适的,可结合原有管理模式,进行适当调整和优化;如原有管理模式确实已不适合改建后工程的特点,也可建立新的管理单位。
    目前,我国的水管理体制还比较松散,很多城市的防洪工程分别由水利、城建和市政等部门共同管理。在这种体制下,不可避免地形成了各部门之间业务范围交叉、办事效率低下、责任不清等状况,不利于城市防洪的统一管理,也不利于城市防洪工程整体效益的发挥,应逐步集中到一个部门管理,实施水务一体化管理。


12.3 防洪预警

12.3 防洪预警


12.3.1~12.3.5 城市防洪是一项涉及面很广的系统工程,除建设完整的工程体系外,还需加强城市防洪非工程体系的建设,工程措施与非工程措施并用,才能最大限度地发挥城市防洪工程的效益。防洪预警系统是防洪非工程措施的重要内容,建立防洪预警系统是非常必要的,在此规定了防洪预警系统应包括的主要内容、设计依据和原则等。

12.3.6 防洪预警系统应是一个实时的、动态的系统,在实际运行中应进行动态管理,结合新的工程情况和调度方案进行不断修订,不断补充完善,其中既包括由于工程情况和调度方案的变化而造成的防汛指挥调度系统的修订,也包括随着科技的发展和对防汛指挥调度系统认识及要求的提高而需要进行的修订。


13环境影响评价、环境保护设计与水土保持设计

13.1 环境影响评价与环境保护设计

13.1 环境影响评价与环境保护设计


13.1.1 本条规定了不同设计阶段环境影响评价的工作深度与内容。

13.1.2 本条规定了城市防洪工程环境影响评价的依据。

13.1.3 本条规定了城市防洪工程环境影响评价应包括的对特有环境影响内容。

13.1.5 本条规定了城市防洪工程环境保护设计的内容。


13.2 水土保持设计

13.2 水土保持设计


13.2.1~13.2.3 这三条规定了水土保持设计的依据与城市防洪工程水土保持设计的特殊要求。


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