南水北調(diào)中線(xiàn)中易水倒虹吸工程設(shè)計(jì)

河北工程大學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題 目： 南 水 北 調(diào) 中 線(xiàn)中易水倒虹吸工程設(shè)計(jì)1目錄1. 前言 .32. 設(shè)計(jì)采用的主要規(guī)程、規(guī)范 .52.1 文件依據(jù).52.2 執(zhí)行規(guī)范、規(guī)程.53. 設(shè)計(jì)概況 .63.1 河道現(xiàn)狀.63.2 設(shè)計(jì)基本資料.63.2.1 倒虹吸設(shè)計(jì)指標(biāo).63.2.2 總干渠設(shè)計(jì)指標(biāo).63.2.3 交叉斷面天然河道設(shè)計(jì)指標(biāo).73.2.4 材料等級(jí).73.2.5 地質(zhì)參數(shù).84. 總體設(shè)計(jì) .94.1 工程等別和標(biāo)準(zhǔn).94.1.1 工程等別及建筑物級(jí)別.94.1.2 防洪標(biāo)準(zhǔn).94.1.3 地震烈度.94.2 結(jié)構(gòu)安全指標(biāo).94.3 建筑物軸線(xiàn)選擇 .104.3.1 選線(xiàn)原則.104.3.2 軸線(xiàn)選擇.104.4 建筑物長(zhǎng)度.114.4.1 不同口門(mén)寬度的壅水計(jì)算1124.4.2 倒虹吸淺埋護(hù)砌對(duì)河道水位影響分析.134.5 一般沖刷深度計(jì)算.134.5.1 沖刷深度計(jì)算.144.5.2 計(jì)算結(jié)果144.6 工程布置和主要建筑物型式.154.6.1 主要建筑物型式.154.6.2 工程布置.174.7 水力設(shè)計(jì) .194.7.1 倒虹吸進(jìn)出口漸變段長(zhǎng)度 .194.7.2 倒虹吸進(jìn)出口高程確定 .194.7.3 倒虹吸管身水力設(shè)計(jì) .204.8 主要建筑物穩(wěn)定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .234.8.1 穩(wěn)定計(jì)算.234.8.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算.264.9 治導(dǎo)工程設(shè)計(jì).414.9.1 導(dǎo)流堤設(shè)計(jì)414.9.2 導(dǎo)流堤頂面高程的確定414.9.3 導(dǎo)流堤的的堤頂寬和邊坡確定414.9.4 導(dǎo)流堤的沖刷與防護(hù)設(shè)計(jì).425 節(jié)能設(shè)計(jì).445.1 節(jié)能設(shè)計(jì)依據(jù).445.2 節(jié)能設(shè)計(jì)原則.445.3 節(jié)能設(shè)計(jì).445.3.1 節(jié)能分析.445.3.2 節(jié)能設(shè)計(jì).446 致謝467 參考文獻(xiàn)478 圖 紙4831.前言南水北調(diào)工程中線(xiàn)工程是從漢江上游的丹江口水庫(kù)取水，該工程總干渠自河南省安陽(yáng)市豐樂(lè)鎮(zhèn)穿過(guò)漳河進(jìn)入我省后，基本沿太行山東麓和京廣鐵路西北側(cè)行，途經(jīng)邯鄲、邢臺(tái)、石家莊、保定及廊坊的部分縣，于涿州市西町村北穿北拒馬河中支進(jìn)入北京市境內(nèi)?？傉{(diào)水量 145m3年。 該工程完工后，既可保證沿線(xiàn)邯鄲、邢臺(tái)、石家莊、保定一帶重要城市和工農(nóng)業(yè)基地用水，又可向衡水、滄州、廊坊等市供水，可以極大地緩解我省水資源供需矛盾。此外，中線(xiàn)工程的水質(zhì)也比較理想，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，中線(xiàn)工程水源水質(zhì)除一項(xiàng)指標(biāo)為地面水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)外，其他指標(biāo)均符合一級(jí)水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，輸水總干渠是新開(kāi)渠道，與沿線(xiàn)河渠全部立交，既不通航，也不納污，渠線(xiàn)位于大城市上游，可以有效地保證供水水質(zhì)。該工程總干渠和分干渠全部自流，供水成本和水費(fèi)也較低。擬建的中易水渠道倒虹吸位于河北省易縣城南 10km 的中易水河上，南距小羅村 0.5km，距易保公路 0.4km，交通方便。該項(xiàng)工程是南水北調(diào)中線(xiàn)工程總干渠上一座大型河渠交叉建筑物，倒虹吸位置見(jiàn)圖 1。中易水河是拒馬河的一條支流，全長(zhǎng) 86km，渠道倒虹吸以上流域面積630.9km2，其中安各莊水庫(kù)以上 476km2，水庫(kù)至渠道倒虹吸 23km，區(qū)間流域面積為 154.9km2，河流自西部山區(qū)曲折向東延伸，在本區(qū)近東西流向，河道比降小，常年流水?？偢汕谥辛_村和中高村西穿越中易水河，渠線(xiàn)呈南北走向，與中易水河近似正交。4渠 裴 山北 靠 015km2向 陽(yáng) 村 34北 韓南 福 地北 白 虹 西 白 澗三 合 莊孫 莊 北 白 澗 東 羅 村中 高 村西 羅 村 干中 羅 村北 高 村 總 舍 龍 城東 高 村 西 牛東 北 奇方 城西 北 奇 大 胡 解 N圖 1 中易水渠道倒虹吸地理位置略圖:公路；2：建筑物位置；3:河流；4:村莊、鄉(xiāng)鎮(zhèn); :總干渠52.設(shè)計(jì)采用的主要規(guī)程、規(guī)范2.1 文件依據(jù)(1)南水北調(diào)工程總體規(guī)劃 （國(guó)家計(jì)委、水利部 2002 年）及批復(fù)意見(jiàn)(2003 年 5 月)；(2)南水北調(diào)中線(xiàn)京石段應(yīng)急供水工程可行性研究報(bào)告及審查意見(jiàn)（2003 年 7 月） 。2.2 執(zhí)行規(guī)范、規(guī)程(1) 水利水電工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告編制規(guī)程SL 619-2013 (2) 水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)SL2522000(3) 防洪標(biāo)準(zhǔn)GB502012014(4) 水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范DL50771997(5) 水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范SL/T 1912008(6) 水電工程水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范NB35047-2015(7)水利水電工程進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范SL2852003(8) 水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范SL211-2006(9) 水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL2652001(10)渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范SL182004(11)灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范GB502881999(12)渠系工程抗凍脹設(shè)計(jì)規(guī)范SL232006(13)水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范SL/T2251998(14)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTG B012014(15)碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范SL2742001(16)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D63-2007(17)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-200363.設(shè)計(jì)概況3.1 河道現(xiàn)狀中易水東水冶以上為山區(qū)河道，在安各莊水庫(kù)上游有 8 條較大支流，最大支流長(zhǎng) 18.5km，河底平均縱坡 27，為卵石河床。自水庫(kù)壩址至東水冶，河長(zhǎng)16km，該河段河底縱坡為 3.62.3，為砂卵石河床，河道寬度呈上寬下窄，安各莊附近河段，河寬 10002000m，至北盤(pán)石河寬縮窄為 500m 左右，至東水冶處河寬僅有 300m。從東水冶以下至中高村河段，地勢(shì)明顯降低，河道進(jìn)入丘陵地帶，逐漸展寬為 10002000m，河床有 150300m 寬的主河槽，河底縱坡較上游又有所變緩，至中高村附近河段，平均縱坡為 2.4。中高村以下河道進(jìn)入平原區(qū)，縱坡逐漸減小為 0.8，河床質(zhì)組成主河槽為礫質(zhì)粗砂，兩側(cè)灘地為中粗砂。19771978 年，保定地區(qū)曾對(duì)西水冶到易縣、定興縣界河段進(jìn)行了整治，開(kāi)挖了寬 100m、深 1.2m 的中心河槽，灘地外筑堤，堤高平均 3m 左右，兩堤距離約250m。在定興縣內(nèi)百樓做裁彎取直工程。治理河段行洪能力一般在17002100m 3/s，定興段主槽較窄，泄量為 1200m3/s。據(jù)大清河流域防洪規(guī)劃報(bào)告 （河北省部分） ，中易水現(xiàn)狀過(guò)水能力不足800m3/s。規(guī)劃治理標(biāo)準(zhǔn)按 10 年一遇，設(shè)計(jì)流量 964 m3/s。主要治理措施為：對(duì)原有砂壩、護(hù)村埝進(jìn)行加高培厚，結(jié)合筑堤修整河道；對(duì)部分險(xiǎn)工及靠近村莊的河段采取干砌石護(hù)坡等。 3.2 設(shè)計(jì)基本資料3.2.1 倒虹吸設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)流量 60m 3s 加大流量 70m 3s進(jìn)口設(shè)計(jì)水位 63.714m出口設(shè)計(jì)水位 63.507m進(jìn)口加大水位 64.017m出口加大水位 63.811m地震設(shè)防烈度 7 度73.2.2 總干渠設(shè)計(jì)指標(biāo)倒虹吸上游連接渠道底高程 59.414m倒虹吸上游渠道設(shè)計(jì)水深 4.3m倒虹吸上游渠道加大水深 4.603m倒虹吸下游連接渠道底高程 59.207m倒虹吸下游渠道設(shè)計(jì)水深 4.3m倒虹吸下游渠道加大水深 4.603m渠道底寬 7.5m渠道內(nèi)邊坡 1：2.5渠道底縱坡 倒虹吸上游渠段 126000下游渠段 125000渠道左、右岸一級(jí)馬道寬 5.0m 一級(jí)馬道高程 倒虹吸進(jìn)口 65.414m出口 65.207m3.2.3 交叉斷面天然河道設(shè)計(jì)指標(biāo)100 年一遇洪峰流量 3176m 3s300 年一遇洪峰流量 4054m 3s100 年一遇洪水位 59.700m300 年一遇洪水位 59.970m河槽底高程 56.500m 3.2.4 材料等級(jí)3.2.4.1 強(qiáng)度等級(jí)倒虹吸管身段普通混凝土 C30 閘室混凝土 C30漸變段、擋土墻混凝土 C20素混凝土墊層 C10普通受力鋼筋級(jí) 3.2.4.2 抗?jié)B等級(jí)倒虹吸管身及進(jìn)出口漸變段混凝土 W63.2.4.3 抗凍等級(jí)8倒虹吸管身混凝土 F50進(jìn)出口漸變段、閘室混凝土 F1503.2.4.4 混凝土物理力學(xué)指標(biāo)混凝土重度 24kNm 3鋼筋混凝土重度 25kNm 33.2.5 地質(zhì)參數(shù)3.2.5.1 天然地基滲透系數(shù) 67100md承載力建議值：中粗砂 200kPa礫 砂 300 kPa礫 石 350kPa強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖 350kPa泥灰?guī)r 800kPa內(nèi)摩擦角：中粗砂 30礫 砂 30礫 石 33摩擦系數(shù)建議值：混凝土與礫石、礫砂 0.45混凝土與強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖 0.50常年地下水位： 56.80058.000m建議臨時(shí)邊坡：礫砂、礫石 1：1.51.75泥灰?guī)r 1：0.753.2.5.2 回填砂石料濕密度 20.5kNm 3浮密度 11.5kNm 3內(nèi)摩擦角 3094.總體設(shè)計(jì)4.1 工程等別和標(biāo)準(zhǔn)4.1.1 工程等別及建筑物級(jí)別根據(jù)南水北調(diào)中線(xiàn)工程的規(guī)模和水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL2522000） ，確定南水北調(diào)中線(xiàn)工程為等工程，中易水渠道倒虹吸主體工程建筑物級(jí)別為 1 級(jí)；附屬工程包括河道治導(dǎo)建筑物級(jí)別為 3 級(jí)，臨時(shí)工程包括導(dǎo)流圍堰等建筑物級(jí)別為 4 級(jí)。4.1.2 防洪標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和總干渠的工程等別和建筑物級(jí)別，集水面積大于 20 km2河流的河渠交叉建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)按 100 年一遇洪水設(shè)計(jì)，300 年一遇洪水校核；渠道與河渠交叉建筑物的連接段，按相應(yīng)建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防。中易水倒虹吸交叉斷面以上河道流域面積為 630.9 km2，其中安各莊水庫(kù)控制流域面積 476 km2，交叉斷面至安各莊水庫(kù)區(qū)間流域面積 154.9km2，屬大型河渠交叉建筑物，依據(jù)上述規(guī)定確定本工程防洪標(biāo)準(zhǔn)為 100 年一遇洪水設(shè)計(jì)，300年一遇洪水校核。4.1.3 地震烈度根據(jù)中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖 （GB183062001）及中國(guó)地震局分析預(yù)報(bào)中心 2003 年 11 月對(duì)南水北調(diào)中線(xiàn)工程地震動(dòng)參數(shù)