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各渠道引洪流量计算结果见表。
表渠道引洪流量计算表 渠道名称控制面积亩次数η引洪流量 天顺渠 南二干渠 拾壹渠 三干渠 四行渠 洋河西灌区各渠道主要以西洋河为灌溉水源。
灌区渠道均属清洪两用渠 道,本次工程渠道设计断面以清水流量设计,洪水流量进行复核。
渠道纵横断面设计 边坡系数尽量采用原渠道边坡系数,混凝土衬砌渠道为,浆砌 石边墙渠道为。
混凝土衬砌段糙率值采用浆砌石边墙干砌石渠底衬砌段 糙率值采用浆砌石边墙混凝土渠底衬砌段糙率值采用。
衬砌堤顶超高。
依据灌溉与排水工程设计规范,本次干渠衬砌按 清水流量水深加为安全超高。
横断面现浇混凝土衬砌渠段采用弧形坡脚梯形断面加肋浆砌石边 墙衬砌渠段采用梯形横断面。
据渠道防渗工程技术规范,抗渗标号为。
干渠渠底纵坡尽量采用原设计渠底纵坡,天顺渠纵坡为 ,拾壹渠纵坡为,南二干渠纵坡为,三干 渠纵坡为,四行渠纵坡为。
干渠水力计算 根据以上计算分析,渠道衬砌按渠道清水设计流量进行设计,安全超高可 满足引洪淤灌的过流能力。
本次渠道衬砌高度是按现状渠道上的清水流量加安 全超高值进行衬砌。
由于涵洞桥闸等建筑物进出口造成水位雍高或降低部分,建筑物进出口底部高程不做调整,水位雍高部分由渠道超高值解决。
渠道过流能力及断面尺寸确定按明渠均匀流公式计算,计算公式如下 式中渠道设计流量 渠道过水断面 谢才系数 水力半径 渠床糙率。
各渠道水力要素及过流能力计算见表。
表洋河西灌区干渠水力要素计算表 工程名 称桩号 设计水 深 设计 渠底 宽 边坡 系数 面积 湿周 水力半 径 糙率 谢才 系数 设计纵坡过流能力衬砌高度 天顺渠 拾壹渠 南二干 渠 三干渠 四行渠 支渠 防冻胀设计 四行渠三干渠天顺渠拾壹渠南二干渠条渠道,处于北温带大陆 性干旱气候地带,平均气温左右,封冻期多年平均气温左右,月 份平均最低,月份平均最高,始冻期为每年的月中旬,翌年月中下旬 开始解冻,月份中旬化通,全年封冻期长达个月之久,多年平均最大冻 土深度达。
渠道冻害类型 由于灌区封冻期长且在封冻期气温降到负温,对渠道防渗工程有定的破 坏作用,根据灌区多年观察分析渠道冻融破坏主要由于渠道基土冻融对防渗工 程的破坏。
渠道基土冻融对防渗工程的破坏是由于渠道水的渗漏地下水和其它水源 补给,渠道基土中含水量比较高。
在冬季负温作用下,土壤中的水分发生冻结 而造成土体膨胀,使混凝土开裂隆起而折断。
在春季消融时又造成渠床表土 层过湿,使土体失去强度和稳定性,导致衬砌体的滑塌。
冻害原因及破坏特征 由于渠道衬砌混凝土薄,抗冻胀能力较弱。
混凝土属于刚性衬砌材料,较 薄,具有较高的抗压强度,但抗拉强度较低,适用拉伸变形的能力较差。
在冬 季混凝土衬砌与渠体基土冻结成个整体,承受着冻结力冻胀力,以及混凝 土本身收缩产生的拉应力等,当这些拉应力值大与混凝土在低温下的极限应力 时,板体就发生破坏。
其主要形式主要有膨胀裂缝隆起架空和滑塌。
渠床冬季的地下水位高低与渠床所在位置的水文地质条件以及衬砌的防 渗好坏和渠道行水时间等直接相关,可分为以下几种情况。
地下水位较深时临界距离以下,此时断面上各点的冻胀量取决于土 体中含水量的高低,般只有渠体和渠坡下部发生轻微冻胀或无冻胀,对衬砌体的破坏作用不大。
地下水位在渠底以下但小于临界距离,渠道内不积水,此时渠底将有较 大的冻胀,并沿渠坡向上,冻胀量从大到小。
地下水位高于渠底,渠内冬季积水,当渠内有定水深时,由于渠内水 结冰的保温作用,渠底冻胀较小,甚至渠底不冻而无冻胀现象。
而在冰面以上 定范围内冻胀量最大。
综上所述渠道冻结和水分特征,造成了断面上各点的冻胀不均匀,以渠 底中部和渠坡处冻胀最大,这是渠道冻融期变形的基本特征,也 是衬砌破坏的最基本特征。
设计冻深冻胀量的确定 设计冻深 设计冻深系指工程地点冻结浓度的设计取用值。
采用渠系工程抗冻胀设 计规范进行计算。
式中设计冻深,灌区平均冻深 冻深年季变化的频率模比系数,本灌区衬砌渠道为级建筑物, 按频率为的曲线查取,查图 日照及其遮荫程度影响系数,本灌区渠道主要为东西向,取 地下水位影响系数。
工程地点的标准冻深,取多年平均最大冻土深度为 与地下水位埋深土壤类别有关,本灌区所属渠道土质基本为砂壤土,地下水位埋 深在及以上时,值分别取。
设计冻土深度计算结果见表。
设计冻胀量冻胀量是指年冻结周期内天然状态下冻结前地表至冻结期内地表法线方向的最大差 值。
本灌区内渠道走向主要为东西走向,土质为沙壤土。
根据灌区地下水位埋深和设计冻 深查水工建筑物抗冰冻设计规范得出砂性土地表冻胀量值见表。
判断基土的冻胀性类别 按渠系工程抗冻胀设计规范中地基上的冻胀性工程分类, 结合冻胀量计算成果可以看出,灌区渠道基本属于类冻胀。
渠道防渗工程冻胀变形验算 根据渠系工程抗冻胀设计规范衬砌混凝土渠道深度小于,大于 和衬砌混凝土单块尺寸小于时,混凝土衬砌渠道允许位移值为 。
砌石渠道允许位移。
根据渠道冻胀量计算成果并结合灌区地下 水位埋深情况,浆砌石衬砌渠道可不做防冻处理。
对于混凝土衬砌渠道,当地 下水位埋深大于时,冻胀量均小于,可不做防冻胀处理,反之渠道 衬砌需做防冻处理。
灌区干渠防冻布置 本灌区天顺渠段拾壹渠段南二干渠 段四行渠段和段地下水位埋深小 于需做防冻处理外,其余渠段地下水位埋深均大于,本次设计重点进行 防冻处理。
防冻胀措施 根据张家口市各灌区期工程已运行年的渠道防冻经验,并参照西北河 表设计冻深及冻胀量成果表 地下水位埋深设计冻深冻胀量备注 土质为砂壤土 套地区渠道防冻经验,对于干渠衬砌断面渠底采用柔性材料进行抗防冻。
具体 做法对地下水位埋深小于的渠段,渠坡整形及渠底开挖夯实,渠底采用 厚干砌石护底地下水位埋深均大于的渠段,现浇混凝土衬砌结构形 式采用
