1 水文1.1 流域概況黃龍渠位于臨潁縣中部，上游西起老潁河，流經(jīng)杜曲、城關(guān)、瓦店、三家店四鄉(xiāng)鎮(zhèn)后注入清異河。河道全長27.4km，流域面積203.7km2。屬平原地貌，地勢由西向東傾斜,自然坡度為1/3000-1/4000，地面高程在58.5-60.5m，平均地面比降為1/3500。黃龍渠水系示意圖見圖2-1。表2-1 黃龍渠主要支流名稱匯入點河長(km)流域面積(km2)青陽渠支流28+65024.948.11.2 水文氣象黃龍渠所在區(qū)域?qū)俦睖貛Ъ撅L(fēng)型大陸性氣候，四季分明、氣候溫和、雨量適中。多年平均氣溫14.5,年積溫5259.2,年極端最高氣溫43.4,年極端最低氣溫零下13,多年平均日照2365.3小時,日照率為54%,無霜期225天,年平均降水量741mm,年最大降水量1118.2mm,年最小降水量375.9mm,汛期多年平均降水量為465.3mm,占全年降水量的62.8%,多年平均陸面蒸發(fā)量為610mm,多年平均地表徑流131.5mm,多年平均水面蒸發(fā)量1117mm,干旱指數(shù)1:51。流域內(nèi)全年降水量分布不均，汛期（6-9月份）因受夏季季風(fēng)的影響，水氣充沛，降雨集中，經(jīng)常發(fā)生大暴雨，多年平均汛期雨量為499.3mm,占全年降水量的62.2%，3-5月份多年平均雨量為169.5mm，占全年降水量的21.1%,10月份至次年2月份多年平均降水量為134.2mm,占全年降水量的16.7%,夏季降雨集中，雨量大，歷時長，一遇暴雨，極易造成洪災(zāi)。11.3 設(shè)計洪水分析由于研究區(qū)域無實測徑流資料，本次設(shè)計按照河南省水利工程水文計算常用圖對黃龍渠水文進(jìn)行分析計算。1.3.1 設(shè)計暴雨查河南省水利工程水文計算常用圖確定各時段年最大降水量均值及離差系數(shù)，按Cs=3.5Cv，查P型曲線得各時段不同頻率設(shè)計點雨量如表2-2。表2-2 不同重現(xiàn)期最大24h設(shè)計點雨量表時段參數(shù)不同重現(xiàn)期設(shè)計雨量(mm)HCvCs/Cv50年20年10年5年24小時該研究區(qū)域流域面積較小，故無需進(jìn)行點面折算，直接采用設(shè)計點雨量作為設(shè)計面雨量。1.3.2 設(shè)計洪水設(shè)計暴雨由暴雨圖集中查取，排澇洪峰流量利用平原區(qū)排澇模數(shù)公式計算。根據(jù)河流的產(chǎn)匯流條件，對黃龍渠各設(shè)計斷面排澇流量進(jìn)行計算，計算公式采用平原區(qū)排水模數(shù)公式： 式中：Q設(shè)計洪峰（m3/s）；K峰量系數(shù)，取0.035；F匯水面積（km2）；R設(shè)計凈雨（mm），由暴雨圖集查降雨徑流相關(guān)圖獲?。籥綜合折減系數(shù)。各設(shè)計斷面匯流區(qū)域內(nèi)下墊面條件對匯排水有不同的滯蓄作用，洪水標(biāo)準(zhǔn)越高，洪峰消減越明顯，經(jīng)分析，選用綜合折減系數(shù)見表2-3。表2-3 綜合折減系數(shù)表重現(xiàn)期（年）5102050a1.000.900.800.70（1）研究區(qū)域流域面積較小，匯流時間短，經(jīng)分析，選用最大24小時暴雨進(jìn)行分析計算較為合理。經(jīng)水文計算，得5年一遇設(shè)計頻率最大24小時暴雨量P=134mm；20年一遇設(shè)計頻率最大24小時暴雨量P=198mm；（2）查河南省水利工程水文計算常用圖，5年一遇設(shè)計頻率采用Pa=Im/2=50mm；10年及20年一遇采用Pa=2Im/3=75mm；50年一遇采用Pa=Im=100mm。（3）徑流深R：根據(jù)設(shè)計頻率、最大24小時暴雨量、前期影響雨量，查河南省水利工程水文計算常用圖中“降雨徑流關(guān)系曲線第線型”，查得徑流深（查平原區(qū)）如表2-4。由于本次規(guī)劃的河流較長，且各規(guī)劃段的下墊面特性差別較大，沿程有支流匯入處流量變化較大，故將規(guī)劃河流按支流匯入情況分為多段進(jìn)行排澇分析。各控制斷面以上的匯流面積由航測圖量取，設(shè)計排澇流量成果見表2-5。表2-4 設(shè)計最大24h凈雨成果表重現(xiàn)期50年20年10年5年P(guān)(mm)239198167134Pa(mm)100757550P+Pa(mm)339273242184R(mm)17514012278表2-5 黃龍渠最大24h設(shè)計排澇流量計算成果表樁號流域面積(km2)不同重現(xiàn)期設(shè)計流量（m3/s）50年20年10年5年21+6102228+650145.831+800203.71.3.3 施工期設(shè)計洪水黃龍渠流域內(nèi)徑流資料缺乏，施工期設(shè)計洪水的推求采用水文比擬法，修正移置附近水文相似區(qū)域的水文特征值。其中：；，分別為設(shè)計流域和參證站集水區(qū)域的徑流量，m3/s；，分別為設(shè)計流域的流域面積和參證站的集水區(qū)域，km2；K 為修正系數(shù)。周莊水文站位于穎河支流汾河下游周莊境內(nèi)，集水面積1320km2，徑流資料齊全，與研究區(qū)域同屬溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，水文氣象條件及匯流條件也有很大的相似性。因此，選取周莊水文站作為參證站，進(jìn)行施工期設(shè)計洪水的計算。黃龍渠河道治理工程工期為8個月，從09年9月份至次年4月份，河道主槽疏浚工程工期為3個月，根據(jù)工程特性，選定工程施工期中流量較枯的112月份為計算期即可滿足施工要求，利用周莊水文站計算期內(nèi)最大徑流量作為選取樣本（詳見表2-6），進(jìn)行頻率分析計算，設(shè)計流量成果表詳見表2-7。表2-6 周莊水文站計算期內(nèi)最大徑流量表年度最大枯期流量(m3/s)年度最大枯期流量(m3/s)年度最大枯期流量(m3/s)1979-198011.71987-19883.52000-200113.91980-198123.61988-198926.42001-200212.91981-19823.81989-199030.62002-200340.81982-19835.381990-1991552003-2004761983-198412.61991-19928.92004-200574.51984-198513.51992-199302005-200629.31985-1986581993-199402006-200715.61986-198799.71994-199514.6表2-7 周莊水文站計算期設(shè)計流量成果表參數(shù)不同重現(xiàn)期洪峰流量 (m3/s)QCvCs/Cv20年10年5年3年經(jīng)水文比擬法計算，黃龍渠施工期設(shè)計洪水成果見表2-8。5表2-8 黃龍渠施工期五年一遇設(shè)計洪水樁號流域面積(km2)不同重現(xiàn)期設(shè)計施工期洪水（m3/s）20年10年5年3年21+6102228+650145.831+800203.7黃龍渠河道治理工程為小型工程，施工期設(shè)計洪水采用五年一遇. 2 工程任務(wù)與規(guī)模任務(wù)2.1 工程任務(wù)本次規(guī)劃工作的主要任務(wù)為：1、根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)行的堤防工程設(shè)計規(guī)范，本次規(guī)劃黃龍渠防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，除澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到5年一遇，進(jìn)行綜合治理。一是對河槽加寬加深，二是對境內(nèi)黃龍渠段堤防進(jìn)行全線培堤，加高加固現(xiàn)有堤防，三是維修現(xiàn)有工程設(shè)施。2、為促進(jìn)本縣流域經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，維護(hù)河流健康，加強(qiáng)對黃龍渠臨潁段的管理，既要強(qiáng)化相應(yīng)的建設(shè)管理機(jī)構(gòu)，又要多方籌措資金用于河道的養(yǎng)護(hù)。2.2 工程規(guī)模通過重點地區(qū)中小河流的近期治理，使黃龍渠的防洪能力得到增強(qiáng)、流域所涉及的主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)，基本設(shè)施，基本農(nóng)田等防洪保護(hù)對象的防洪標(biāo)準(zhǔn)有較大提高。本次河道治理范圍為：上游自龍?zhí)瞄l（樁號4+400）起，下游至清異河入口（樁號31+800），全長27.4km。本次黃龍渠治理的工程內(nèi)容主要包括：（1）27.4km（樁號4+40031+800）長河道疏浚、擴(kuò)挖工程和40.8km，堤防加固（樁號4+40024+800）工程；（2）6座涵閘維修加固（瓦店閘、南江東閘、南江西閘、羅莊閘、卜莊閘及崔莊閘等），新建7座涵閘（大墓羅閘、刑莊閘、北關(guān)閘、十里頭閘、后徐閘、尚莊閘及崔莊閘等）等；(3) 橋梁維修25座，拆除重建橋梁7座（小鄭莊橋、羅莊橋、環(huán)鄉(xiāng)路橋、葉莊橋、東關(guān)橋、北街橋及櫻桃郭橋）。根據(jù)黃龍渠流域防洪保護(hù)區(qū)的重要性及未來發(fā)展預(yù)測，依據(jù)等規(guī)范要求，并參考其上一級河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)，確定黃龍渠的規(guī)化治理標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，排澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到5年一遇。根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB50201-94）、水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000）和堤防工程設(shè)計規(guī)范（GB50286-98）等有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，黃龍渠河道治理工程屬三等工程，堤防級別為級，主要建筑物按級建筑物設(shè)計，次要建筑物按級建筑物設(shè)計，臨時建筑物按級建筑物設(shè)計。3 工程設(shè)計3.1 工程等別根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB50201-94）、水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000）和堤防工程設(shè)計規(guī)范（GB50286-98）等有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，黃龍渠河道治理工程屬三等工程，堤防級別為級，主要建筑物按級建筑物設(shè)計，次要建筑物按級建筑物設(shè)計，臨時建筑物按級建筑物設(shè)計。3.2 設(shè)計依據(jù)3.2.1 主要規(guī)程規(guī)范1）防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB50201-94，國家技術(shù)監(jiān)督局、中華人民共和國建設(shè)部）；2）水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000，中華人民共和國水利部）；3）堤防工程設(shè)計規(guī)范（GB50286-98，國家技術(shù)監(jiān)督局、中華人民共和國建設(shè)部）；4）堤防工程管理設(shè)計規(guī)范（SL171-96）；5）建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-2002）；6）水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（SL/T191-96）；7）砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50003-2001）；8）水利水電工程設(shè)計工程量計算規(guī)定（SL328-2005）；9）水閘設(shè)計規(guī)范（SL2652001）；10）其它相關(guān)的規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)及文件。3.2.2 有關(guān)文件和資料1）臨潁縣黃龍渠近期治理建設(shè)規(guī)劃報告（臨潁縣水利局）；2）臨潁縣水利局提供的河道平面圖及縱、橫斷面測量圖。3）其它有關(guān)河道管理、規(guī)劃、設(shè)計的資料。3.3 設(shè)計原則根據(jù)黃龍渠的特點，本次黃龍渠治理工程應(yīng)貫徹“全面規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧、標(biāo)本兼治、綜合治理”的原則，以防洪除澇為主，兼顧上下游和左右岸關(guān)系。本次設(shè)計對嚴(yán)重影響汛期行洪的全段河段進(jìn)行疏浚治理，對面上積水嚴(yán)重，無法匯入黃龍渠的排水溝新建穿堤排水涵閘。3.4 工程設(shè)計3.4.1 堤防工程設(shè)計由于本次黃龍渠治理范圍內(nèi)上游現(xiàn)狀沒有堤防，但為了汛期安全，本次設(shè)計堤防。（1）堤身土料填筑標(biāo)準(zhǔn)黃龍渠堤身填筑時，按照經(jīng)濟(jì)實用、就地取材、便于施工，并滿足防汛和管理的要求，選用河道開挖土筑堤。在土質(zhì)的選用上應(yīng)優(yōu)先選用亞粘土，粘粒含量為1530%，塑性指數(shù)為1020，且不得含植物根莖、磚瓦垃圾等雜質(zhì)。如果所用土料含水率高且粘粒含量過多，則應(yīng)采取相應(yīng)的處理措施。土料填筑標(biāo)準(zhǔn)為壓實度不小于0.92。（2）堤頂高程確定河道兩岸高程防洪要求，為20年一遇設(shè)計洪水位加超高。超高計算采用堤防工程設(shè)計規(guī)范（GB5028698）中6.3.1式：式中 Y 堤頂超高（m）；R 設(shè)計波浪爬高（m），按莆田實驗站公式計算平均爬高； k 斜坡的糙率滲透系數(shù)，根據(jù)護(hù)面類型查草皮護(hù)坡為0.850.90，取0.9；kw 經(jīng)驗系數(shù)，由風(fēng)速W、坡前水深H、重力加速度組成的無維量，取1.23；K 綜合摩阻系數(shù)，取3.610-6；V 設(shè)計風(fēng)速，取汛期多年平均最大風(fēng)速的1.5倍，汛期多年平均最大風(fēng)速為15.2m/s，則V=22.8 m/s；F 吹程，最長彎道之間長度500m；D 平均水深； 風(fēng)向與垂直堤軸線的法線的夾角，=0； A 安全超高，按不允許越浪情況取為0.6m。經(jīng)計算，黃龍渠堤頂超高為xxxm，設(shè)計時取為xxxm。（3）堤防結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)堤防工程設(shè)計規(guī)范（GB5028698），本工程為4級堤防，設(shè)計堤頂高程為20年一遇洪水位加1.0m超高，堤頂寬3.0m，并向外側(cè)傾斜，坡度為2%，堤防內(nèi)側(cè)邊坡為1：2.0，外側(cè)邊坡為1：2.0。另外，本次設(shè)計對40.8km堤頂路面（4+40024+800）進(jìn)行整治，堤頂路面采用泥結(jié)石路面（厚15cm），路面寬2.5m。3.4.2 河道工程設(shè)計3.4.2.1 河底比降設(shè)計根據(jù)臨潁縣水利局2008年提供的河道測量成果進(jìn)行分析，在保證河道行洪安全的情況下，以河道挖方量最小的原則確定河道比降。經(jīng)最終分析研究確定黃龍渠的比降如下：樁號4+4006+000之間河底比降為0.0018，樁號6+00021+600之間河底比降為0.00053，樁號21+60031+800之間河底比降為0.00044。3.4.2.2 河道橫斷面設(shè)計河道橫斷面設(shè)計是河道治理的重要內(nèi)容，在河道橫斷面設(shè)計時主要考慮滿足河道的防洪除澇要求。為了確定最佳的河道斷面，本次進(jìn)行了三種方案的必選：方案一、梯形斷面。梯形斷面占地較小，結(jié)構(gòu)簡單實用，是中小河道常用的斷面形式。在河道兩岸保護(hù)范圍內(nèi)，設(shè)置保護(hù)帶，防止岸邊邊坡耕作，便于河道管理，確保堤防安全。方案二、復(fù)式斷面。復(fù)式斷面適用于河灘較開闊的河道?？菟诹髁啃?，水流在中槽主河道。洪水期流量大，允許洪水漫灘，過水?dāng)嗝娲?，洪水位低，不需要修建高大的防洪堤。方案三、矩形斷面。矩形斷面占地少，挖方量小，是河道使用較多的形式，但由于矩形斷面需筑擋土墻，因而投資大，施工相對困難，因而在條件允許的情況下盡量不采用。通過方案對比，結(jié)合黃龍渠的特點推薦采用方案一。本次設(shè)計黃龍渠采用梯形斷面，樁號4+4006+000之間河底寬4.0m，樁號6+0006+200之間河底寬度由4.0m漸變至6.0m；樁號6+20021+600之間河底寬6.0m，樁號21+60021+800之間河底寬度由6.0m漸變至8.0m；樁號21+80028+600之間河底寬8.0m，樁號28+60028+800之間河底寬度由8.0m漸變至10.0m；樁號28+80031+800之間河底寬10.0m。河道兩岸邊坡均為1：2.0。3.4.2.3 河道設(shè)計過流能力計算河道過流能力按明渠均勻流進(jìn)行計算，公式如下： =Q/A式中 Q 設(shè)計流量（m3/s）； A 過水?dāng)嗝婷娣e（m2）； C 謝才系數(shù)（m2/s）； i 水力坡度； R 水力半徑（m）； b 設(shè)計渠底寬度（m）； h 設(shè)計水深（m）； 濕周（m）； n 渠道糙率，參照水工設(shè)計手冊第一冊選取為0.03； m 邊坡系數(shù)； 流速（m/s）。黃龍渠過流能力計算結(jié)果見表5-1。表5-1 黃龍渠設(shè)計過流能力計算成果表河名樁號5年一遇20年一遇流量 （m3/s）流速（m/s）流量 （m3/s）流速（m/s）黃龍渠21+60027.731.0539.821.1428+650114.551.39164.481.5431+800147.21.48211.361.633.4.2.4 河道水面線推求河道水面線采用水力學(xué)中明渠恒定非均勻漸變流水面線計算法計算，公式如下： （Zu）Zu +（+）Q2/（2gAu2）-SQ2/（2Ku2）（Zd）Zd +（+）Q2/（2gAd2）+SQ2/（2Kd2）式中 （Zu）上游斷面水位函數(shù)； （Zd）下游斷面水位函數(shù)；Zu 上游斷面水位 ；Zd 下游斷面水位；動能修正系數(shù)；局部水頭損失系數(shù)； Q 流量（m3/s）； g 重力加速度； Au 上游斷面面積（m2）； Ad 下游斷面面積（m2）； S 斷面間距（m）； Ku 上游斷面流量系數(shù)； Kd 下游斷面流量系數(shù)；Ku、Kd取值：式中參數(shù)含義同明渠均勻流公式。起始端水位采用黃龍渠入清異河處的規(guī)劃水位，5年一遇水位為53.20m，20年一遇水位為55.31m。黃龍渠水力要素見5-2。17 表5-2 黃龍渠治理工程水力要素表河名控制地點樁號除澇斷面設(shè)計防洪斷面設(shè)計河線距（m）5年除澇水位（m）底寬（m）邊坡河底比降設(shè)計河底（m）20年防洪水位（m）邊坡堤頂高程（m）堤頂寬（m）黃龍渠老潁河4+40064.0667.51160041：20.000181：236+00061.1464.61 1560061：20.000531：2321+60052.8956.81 700081：20.000441：2328+60049.8355.493200101：20.000441：23清異河口31+80048.4356.31不同控制點水位計算結(jié)果詳見表5-3。表5-3 黃龍渠水力要素設(shè)計成果樁號設(shè)計河底5年除澇水位20年除澇水位設(shè)計堤頂高程4+40064.06 4+60063.70 4+80063.33 5+062.97 5+20062.60 5+40062.24 5+60061.87 5+80061.51 6+061.14 6+20061.03 6+40060.93 6+60060.82 6+80060.72 7+060.61 7+20060.51 7+40060.40 7+60060.29 7+80060.19 8+060.08 8+20059.98 8+40059.87 8+60059.77 8+80059.66 9+059.55 9+20059.45 9+40059.34 9+60059.24 9+80059.13 10+059.02 10+20058.92 10+40058.81 10+60058.71 10+80058.60 11+058.50 11+20058.39 11+40058.28 11+60058.18 11+80058.07 12+057.97 12+20057.86 12+40057.76 12+60057.65 12+80057.54 13+057.44 13+20057.33 13+40057.23 13+60057.12 13+80057.01 14+056.91 14+20056.80 14+40056.70 14+60056.59 14+80056.49 15+056.38 15+20056.27 15+40056.17 15+60056.06 15+80055.96 16+055.85 16+20055.75 16+40055.64 16+60055.53 16+80055.43 17+055.32 17+20055.22 17+40055.11 17+60055.01 17+80054.90 18+054.79 18+20054.69 18+40054.58 18+60054.48 18+80054.37 19+054.26 19+20054.16 19+40054.05 19+60053.95 19+80053.84 20+053.74 20+20053.63 20+40053.52 20+60053.42 20+80053.31 21+053.21 21+20053.10 21+40053.00 21+60052.89 21+80052.80 22+052.72 22+20052.63 22+40052.54 22+60052.45 22+80052.37 23+052.28 23+20052.19 23+40052.10 23+60052.02 23+80051.93 24+051.84 24+20051.75 24+40051.67 24+60051.58 24+80051.49 25+051.40 25+20051.32 25+40051.23 25+60051.14 25+80051.05 26+050.97 26+20050.88 26+40050.79 26+60050.70 26+80050.62 27+050.53 27+20050.44 27+40050.35 27+60050.27 27+80050.18 28+050.09 28+20050.00 28+40049.92 28+60049.83 28+80049.74 29+049.65 29+20049.57 29+40049.48 29+60049.39 29+80049.30 30+049.22 30+20049.13 30+40049.04 30+60048.95 30+80048.87 31+048.78 31+20048.69 31+40048.60 31+60048.52 31+80048.43 3.4.322