宝安区环观南路防洪评估.docx
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宝安区环观南路防洪评估
宝安区环观南路防洪评估
深圳市宝安区
环观南路(平大路—外环路)工程
防洪评估报告
深圳市广汇源水利勘测设计有限公司
2009年6月
附图目录
附图一:
区域位置图
附图二:
君子布河集雨面积图
附图三:
桥型平面布置图
附图四:
桥梁平、立面图
附图五:
桥梁剖面图
1概述
1.1项目背景
深圳市作为广东省及我国华南地区与随着香港特别行政区进行经济、贸易往来的枢纽,正发挥着重要的作用。
项目所在区域深圳市中部地区由乡镇向城市化的快速过渡,以及沿线布吉、平湖物流基地、金融基地与观澜高科技产业基地、坂雪岗商贸生活区等地经济的高速发展,区域社会经济、城市一体化进程飞速发展,对交通的需求越来越大,现有的高等级路网组成已不能满足交通量快速增长的需要,成为社会经济发展的瓶颈。
为了进一步改善深圳市中部地区的交通环境,完善路网结构,建设一流的物流、金融及高科技产业基地,促进区域经济快速、均衡发展,在这种背景条件下,提出了修建环观南路工程的要求。
同时,环观南路还为深圳市另一重大建设项目,即天然气西气东输二线工程提供管线走廊。
拟建的环观南路(平大路-外环路)工程位于深圳市宝安区观澜街道办东部边缘,与龙岗区平湖街道办、东莞市塘厦镇天堂围交界。
根据规划,在观澜片区,环观南路与清平高速共线,共用一个规划通道。
清平高速平行高架于环观南路上方,环观南路中央设置14m宽的绿化分隔带,用于布设清平高速高架桥桥墩。
现状环观南路外移并进行改造,加宽现有路基,分左线、右线平行布置在清平高速高架桥下两侧地面,设计起点至3号路段为双向6车道,3号路至设计终点段为双向4车道。
路线左线长3654.137m,右线长3654.105m,平均长3654.121m。
全线共设2个交点,最小圆曲线半径为R=550m。
设计内容包括:
道路工程(含交通工程)、桥梁工程、岩土工程、给排水工程、电气工程(含电力、通信管线迁改工程)、燃气工程、绿化工程等内容。
工程总投资36159.63万元,其中:
建安费:
31121.78万元
其他费:
3315.96万元
预备费:
1721.89万元
注:
1)土石方运距按25km计取。
2)本工程总投资未包征地及拆迁赔偿费
受深圳市宝安区前期办的委托,我公司承担了对深圳市市政设计研究院有限公司编制的《深圳市宝安区环观南路(平大路-外环路)》工程初步设计进行防洪评估的任务。
评估工作过程中,我公司组织了相关专业的工程技术人员,对《深圳市宝安区环观南路(平大路-外环路)》及有关涉水建筑物等进行仔细的分析研究,踏勘工程现场,并与业主、政府职能部门及相关单位交换意见,编制了本评估报告。
1.2评估对象及依据
1.2.1评估对象
按照深圳市宝安区前期办的委托合同,本次评估对象为:
《深圳市宝安区环观南路(平大路-外环路)》中跨君子布河桥梁的初步设计。
1.2.2评估依据
1)有关法律、法规
①《中华人民共和国水法》1998.11.8;
②《中华人民共和国防洪法》1997.8.29;
③《中华人民共和国河道管理条例》1988.8.22;
④《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》水利部,1992.4。
2)相关技术、规划文件
①《河道管理范围内建设项目防洪评估报告编制导则(试行)》水利部,2004.7;
②《深圳市宝安区观澜镇防洪规划报告》深圳市广汇源水利勘测设计有限公司,2001.9
③《深圳市宝安区环观南路(平大路-外环路)》深圳市市政设计研究院有限公司2009.3;
④《深圳市宝安区观澜街道君子布河与东莞交界处防洪整治工程》深圳市广汇源水利勘测设计有限公司,2008.5
⑤《深圳市防洪(潮)规划报告(修编)》(2002~2020年)深圳市水务局/深圳市水利规划设计院,2005.5;
⑥《宝安区防洪(潮)规划报告》(2002~2020年)深圳市水务局/深圳市水利规划设计院,2006.12;
⑦《宝安区观澜镇君子布河治理工程》深圳市广汇源水利勘测设计有限公司,2000.7;
3)技术标准
①《水利工程水利计算规范》SL104—95;
②《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44—2006;
③《堤防工程设计规范》GB50286—98;
④《广东省防洪(潮)标准和治涝标准》(试行);
⑤《城市防洪工程设计规范》CJJ50—92;
⑥《公路工程技术标准》;(JTGB01—2003)
⑦《水利水电工程水文计算规范》SL278—2002;
⑧《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004);
⑨《防洪标准》GB50201—94等。
1.3技术路线及工作内容
1.3.1技术路线
本工程的防洪评估,主要依据其初步设计提出的水文、工程布置、规模,针对跨君子布河桥梁布置方案,对过水断面的行洪能力等进行验算,分析工程对防洪的影响,并提出合理的工程优化或改进措施。
主要技术路线如下:
(1)通过现场查勘、调查资料,了解该建设项目概况,建设项目所在流域和河道现状基本情况,现有水利工程以及其它设施情况。
(2)通过设计暴雨、洪水计算,分析跨君子布河桥梁实施后,对河道行洪、排涝等的影响。
(3)对建设项目所采用的防御洪涝的设防标准与措施是否满足现状及规划要求进行评估。
(4)针对工程对行洪排涝产生的影响,提出相关的减免影响的防治和改进措施。
1.3.2水文成果计算方法
本工程洪水计算采用《深圳市宝安区观澜镇防洪规划报告》(深圳市广汇源水利勘测设计有限公司,2001.9)、《深圳市宝安区观澜街道君子布河与东莞交界处防洪整治工程》(深圳市广汇源水利勘测设计有限公司,2008.5)、《深圳市防洪(潮)规划报告(修编)》(2002~2020年)深圳市水务局/深圳市水利规划设计院,2005.5的方法和成果,对原计算成果进行复核和细化。
由于缺乏实测资料,采用由设计暴雨推求设计洪水的方法,设计洪水采用《广东省暴雨径流查算图表》。
1.3.3工作内容
本次防洪评估的主要内容有:
(1)洪水计算采用《深圳市宝安区观澜镇防洪规划报告》(深圳市广汇源水利勘测设计有限公司,2001.9)、《深圳市防洪(潮)规划报告(修编)》(2002~2020年)深圳市水务局/深圳市水利规划设计院,2005.5;对原计算成果进行复核和细化。
(2)分析计算跨君子布河桥梁的设计是否满足行洪要求。
(3)分析跨君子布河桥梁是否与河道整治相矛盾。
(4)对方案的不足之处提出优化措施建议,提出相关减免影响的防治和补救措施建议。
(5)结论与建议。
2基本情况
2.1建设项目情况
2.1.1项目名称、地点、性质
项目名称:
环观南路(平大路-外环路)工程
拟建的环观南路(平大路-外环路)工程位于深圳市宝安区观澜街道办东部边缘,与龙岗区平湖街道办、东莞市塘厦镇天堂围交界。
本次设计范围为:
南起规划平大公路与嘉湖路交叉路口,接嘉湖路设计终点,北至外环路塘背立交。
道路与清平高速共线,分左线、右线平行布置在清平高速公路高架桥下两侧,其中左线长3654.137m,右线长3654.105m,平均长3654.121m。
2.1.2建设项目防洪工程设计原则及标准
本工程防洪标准依据《深圳市防洪(潮)规划报告(修编)》成果及国家《防洪标准》(GB50201-94)的规定,君子布河采用设计洪水标准为50年一遇洪水。
2.1.3设计方案简述
桥梁概况
a.桥梁设计指标
公路等级:
城-A级,
汽车荷载:
公路-Ⅰ级
b.桥梁平面、横断面布置
桥梁分左、右两幅桥布置,左、右幅桥宽度均为25.0m,5.5m(人行道+管线走廊)+19.0m(机动车道)+0.5m(防撞护栏)左、右幅桥与道路里程线均成90度夹角。
桥面横坡:
机动车道为1.5%,人行道为反向2%。
本桥梁左、右幅桥跨径均按2×16m布置。
c.桥型方案
桥梁上部结构:
主梁采用16m预制空心板梁,梁高1.0m。
左、右幅桥横断面由18片梁组成;预制中梁顶宽1.2m,底宽0.8m,预制边梁顶宽1.45m,底宽0.8m。
预制梁间采用厚15cm,宽20cm的后浇带连成整体。
桥台采用GYZF4200×51mm滑板式橡胶支座,桥墩采用GYZ200×49mm板式橡胶支座。
桥梁下部结构:
桥台采用重力式桥台,桥台下设12根直径为φ1.0m的钻孔灌注桩,桩顶设厚度为1.5m,宽为4.5m的钢筋混凝土承台。
桥墩采用桩柱式桥墩,桥墩设4根(右幅桥)直径为1.3m的圆柱墩,柱下设直径为φ1.5m的钻孔灌注桩,柱顶设高1.5m,宽1.8m的钢筋混凝土帽梁。
2.2河道基本情况
2.2.1区域自然地理及水文气象
(1)流域概况
君子布河位于深圳市北部,河流发源于平湖镇的鹰凹,属东江中下游水系,河流向北流经黄泥蒲跨过明澜(南环)路流经君子布村,经天堂围流入东莞市内,再经石马围跨过广深铁路于南屏汇入东深供水渠。
全长14.01km,天然坡降0.00335,集雨面积18.88km2。
流域主要为低山丘陵地带和盆地区,流域土壤结构以洪积粘土和淤泥质粘土为主,其下为强风化基岩及凝灰质泥岩,由于人类活动剧烈,流域内植被覆盖较差,本流域基本地震烈度为7度。
(2)气象水文
本区每年5月至9月为雨季,年平均降雨量1948mm。
6~9月间多为台风型暴雨,日最大暴雨量412mm,全区日平均最大暴雨量282mm,小时最大暴雨强度99.4mm。
多年平均蒸发量1322mm,最小年蒸发量1107mm。
深圳市濒临南海,气候明显受海洋影响,台风频繁。
台风影响时间为5~12月,以6~10月较多,尤以7~9月为高峰期,台风带来大量的降雨,多年台风期平均降雨量689mm,台风期最大降雨量1648mm(1964年)。
灾害性天气有暴雨、热带气旋、强对流、干旱及短期寒潮。
(3)径流
经查《广东省水文图集》,流域内多年平均径流深约1000mm,平均径流总量1.925×107m3,流域内径流量年际变化较大,主要集中于3~10月,占全年的85%以上。
2.3与本工程相关的水利工程及其规划情况
2.3.1河道规划方案
《宝安区防洪(潮)规划报告(2002~2020年)深圳市水务局/深圳市水利规划设计院,2006.12;地理参数:
集雨面积18.88km2,河长14.01km,天然纵坡0.00335,下游河口处50年一遇设计洪峰流量为170m3/s,无河口处水利参数及水文计算。
《深圳市防洪(潮)规划报告(修编)》(2002~2020年)深圳市水务局/深圳市水利规划设计院,2005.5;地理参数,集雨面积18.88km2。
整治长度3.8km,河口处位于东莞境内,距深圳市边境0.9km,距离本工程桥梁1.1km,位于本工程桥梁下游,下游河口处采用50年一遇设计洪峰流量为148.5m3/s,设计纵坡0.0013,设计断面型式为梯形断面,底宽15m,梯形断面,下游河口水深3.09m。
无上游水文水利参数。
《深圳市宝安区观澜镇防洪规划报告》(2001.9)深圳市广汇源水利勘测设计有限公司;地理参数,集雨面积19.24km2。
整治长度3.8km,采用50年一遇设计洪峰流量为137.29m3/s,设计纵坡0.0013,下游河口处设计断面型式为梯形断面,底宽15m,梯形断面,总深度5.0m,设计洪水位37.86m。
下游河口处为君子布观澜公路段暗渠入口(深圳境内,位于桥梁上游,距离本工程桥梁300m。
《君子布排洪渠工程》深圳市广汇源水利勘测设计有限公司于2000年7月设计,治理河段为全长1937.5m,由明澜公路君子布涵洞出口起至观澜公路段涵洞入口止,属东江中下游水系,工程的主要任务是防洪,《君子布排洪渠工程》按国家标准《防洪标准》(GB50201-94)的规定,其防洪标准按设计洪水重现期20年一遇标准设防。
君子布河本河段20年一遇设计洪峰流量为101.67m3/s。
君子布观澜公路段暗渠入口以上排洪渠流域集雨面积为19.248km2,主流长8.483km,主流比降J=0.003249。
《深圳市宝安区观澜街道君子布河与东莞交界处防洪整治工程》深圳市广汇源水利勘测设计有限公司,2008.5本河0+000.000~0+081.060,设计平均纵坡i=0.002;0+128.673~0+252.372,设计平均纵坡i=0.0027。
本河段的设计横断面,根据设计洪峰流量的行洪要求,以及原河道的实际情况,采用复式断面形式,其中上游左岸已建挡墙予以保留。
根据河道平均纵坡,计算得20年一遇设计洪峰流量水深为3.25m,君子布河本河段20年一遇设计洪峰流量为101.67m3/s。
本次防洪评估的桥梁位于《深圳市宝安区观澜街道君子布河与东莞交界处防洪整治工程》处,现状河底高程33.48m~33.82m。
本次防洪评估桥梁处流量采用《君子布排洪渠工程》、《深圳市宝安区观澜镇防洪规划报告》的50年一遇的设计流量,为137.29m3/s,河口处流量采用《深圳市防洪(潮)规划(修编)报告(2002~2020)》君子布河50年一遇的设计流量为148.5m3/s。
3防洪评估计算
3.1评估标准
环观南路(平大路-外环路)工程横跨河道为君子布河,根据《深圳市防洪(潮)规划(修编)报告(2002~2020)》、《深圳市宝安区观澜镇防洪规划报告》及(SL—2000)确定此次评估标准为桥梁横跨君子布河为50年一遇设计洪水标准。
本次防洪评估通过深圳1:
10000电子地形图复核君子布河集雨面积,为19.01km2,与《深圳市宝安区观澜镇防洪规划报告》19.24km2、《深圳市防洪(潮)规划(修编)报告(2002~2020)》18.88km2成果相近,设计流量采用以上报告成果。
《深圳市防洪(潮)规划(修编)报告(2002~2020)》君子布河50年一遇的设计流量为148.5m3/s,宝安区防洪(潮)规划(修编)报告(2006.12)》君子布河50年一遇的设计流量为170m3/s,但上述流量为君子布河最下游流量(包括东莞境内河口处),由于君子布河为独立河,流入东莞,上述防洪潮规划没有详细的资料,本次防洪评估桥梁处的流量并不明确,且缺乏径流及详细的水文资料,故本次防洪评估桥梁处流量采用《君子布排洪渠工程》、《深圳市宝安区观澜镇防洪规划报告》的50年一遇的设计流量137.29m3/s,下游河口处流量采用《深圳市防洪(潮)规划(修编)报告(2002~2020)》君子布河50年一遇的设计流量为148.5m3/s。
跨君子布河桥梁处计算流量方法如下:
(1)工程等级、防洪标准
本工程防洪对象为按照50万人的一般城镇,治理标准根据国家《防洪标准》(GB50201-94)的规定,采用设计洪水标准为50年一遇洪水。
等别为IⅤ等工程,堤防工程级别为四级,跨河交叉建筑物为四级。
(2)计算方法
排洪渠出口断面控制集雨面积为19.248km2,其中甘坑水库控制6.7km2,苗坑水库控制0.92km,由于甘坑水库溢洪道汇入苗坑水库。
根据《宝安县平湖镇苗坑水库设计报告》计算方法,由甘坑水库泄洪过程线与苗坑水库库区洪水过程线叠加,组合成苗坑水库的设计洪水过程线再求得苗坑水库泄洪过程线。
由于苗坑泄洪洪峰传递至君子布需6小时,再将苗坑水库泄洪过程线按滞后6小时与君子布河区间洪水过程线叠加,得君子布排洪渠设计洪水过程线。
a、甘坑水库泄洪过程线
已知集雨面积F=6.7km2,平均比降J=0.00588,河长L=6.13km。
现有溢洪道为开敞式宽顶堰,堰宽B=38m,洪水标准为P=2%(五十年一遇),应用广东省推理公式(电算)得甘坑水库泄洪过程线,其最大泄量为56.1m3/s。
b、苗坑水库水库设计洪水过程线
已知集雨面积F=0.92km2,河长L=1.611km,平均比降J=0.265。
本流域与甘坑水为同属东江中下游,暴雨低区,内陆产流,高丘区。
经用广东省推理公式法(电算)得苗坑水库洪水过程线,其洪峰流量为40.5m3/s,将苗坑水库库区洪水过程线与甘坑水库泄洪过程线叠加(甘坑水库泄洪过程线滞后1小时),得苗坑水库设计洪水过程线,其最大洪峰流量60.48m3/s。
c、苗坑水库泄洪过程线
由于苗坑水库正常蓄水位72.0m以上预留1m防洪库容,溢洪道顶高程为73.0m,故起调水位定为72.0m,苗坑水库溢洪道为开敞式宽顶堰,底宽15m,经调洪演算得苗坑水库泄洪过程线,其最大泄量为52.79m3/s。
d、君子布排洪渠设计洪水过程线
君子布河观澜公路段涵洞控制集雨面积(区间)11.628km2,河长L=8.483km,平均比降J=0.003249。
本流域属东江中下游,暴雨低区,内陆产流,高丘区。
经广东省汇水面积设计洪水计算(综合单位线法)得君子布河区间设计洪水过程线,其最大洪峰流量为95.7m3/s。
由于苗坑水库泄洪洪峰传递至君子布约6小时,现将苗坑水库泄洪洪水过程线滞后6小时与区间洪水过程线叠加得君子布排洪渠设计洪水过程线,其最大洪峰流量为137.29m3/s。
3.2评估方式
根据君子布河现状河道的纵坡、现状周边地形、50年一遇洪峰流量,按明渠非均匀流计算河道在该频率下的水深,再根据现状河底高程,确定桥梁处设计水面高程,如桥梁处水面高程(桥梁已建)+安全超高+壅水高度小于桥主梁底缘最低高程,则此桥梁设计满足防洪设计要求;反之则此桥梁设计不满足防洪设计要求。
3.3评估计算
3.3.1水面线计算
本工程防洪标准依据《君子布排洪渠工程》、《宝安区防洪(潮)规划报告》以及《水利水电工程等级划分及洪水标准》方法和成果,对原计算成果进行复核和细化。
a.基本资料
平面图采用1:
10000的深圳市广汇源水利电力勘测设计有限公司2006年7月电子数据图。
渠道糙率n=0.0275。
b.起始水位
本次设计以《深圳市防洪(潮)规划报告(修编)》中君子布河河口为节点,起始水深3.09m,河口(桩号K0+000.00)距离本次环观南路跨君子布河桥梁桩号(桩号K1+100.00)处1.1km,规划河道底宽为15m,边坡系数1.5,纵坡0.0013,河口处设计流量为148.5m3/s。
君子布河与东莞交界处流量为137.29m3/s(距离下游河口0.9kmM,桩号K0+900.00)。
设计洪水水面线推算方法及计算成果
一、渠道类型:
清水渠道(桩号K0+000.00-K0+900.00)
水流运动状态:
非均匀流
计算目标:
棱柱形明渠水面曲线计算
断面类型:
梯形断面
渠道的等值粗糙高度:
1.800(mm)
水的运动粘滞系数:
1.011×10^-6(m2/s)
计算谢才系数公式采用manning公式
是否验算不冲不淤流速:
不验算
渠道流量:
148.500(m3/s)
渠道底坡:
0.0013
渠道全长:
900.000(m)
推求水面曲线时的起始水深:
3.090(m)
控制水深(即起始水深)的位置:
下游
采用的谢才系数计算公式为:
manning公式
[几何参数]
渠道底宽b:
15.000(m)
渠道深度H:
4.090(m)
渠道边坡系数m1:
1.500
渠道边坡系数m2:
1.500
渠道堤顶超高:
0.500(m)
[糙率参数]
渠道边坡的糙率n:
0.02750
渠道边坡的糙率n1:
0.02750
渠道边坡的糙率n2:
0.02750
----------------------------------------------------------------------
[计算过程]
----------------------------------------------------------------------
一、水面曲线定性分析。
1、计算均匀流水深。
按照均匀流公式,计算渠道中的均匀流水深。
试算法求解,得渠道中的均匀流水深为:
3.201(m)
2、计算临界水深。
渠道的临界水深为:
2.039(m)
3、判断水面曲线类型。
已知控制水深:
3.090(m)
计算得均匀流水深为:
3.201(m)
计算得临界水深为:
2.039(m)
因为控制水深3.090m>临界水深2.039m,而且控制水深3.090m<均匀流水深3.201m,所以,水面曲线形状为:
缓坡渠道上的bⅠ型降水曲线。
二、水面曲线的定量计算。
1、设取水深求距离。
断面水深过水断面面积湿周水力半径谢才系数断面平均流速断面单位能量平均水力坡度间距总长度
(m)(m2)(m)(m)(m/s)(m)(m)(m)
03.09060.67226.1412.32141.8422.4483.411
0.0014658744.89144.891
13.10060.91526.1772.32741.8602.4383.418
0.0014491750.10194.992
23.11061.15826.2132.33341.8782.4283.426
0.0014327056.521151.513
33.12061.40226.2492.33941.8962.4193.433
0.0014164764.624216.137
43.13061.64526.2852.34541.9152.4093.441
0.0014004775.176291.313
53.14061.88926.3212.35141.9332.3993.448
0.0013847089.479380.792
63.15062.13426.3572.35741.9512.3903.456
0.00136915109.968490.761
73.16062.37826.3942.36341.9682.3813.464
0.00135382141.761632.522
83.17062.62326.4302.36941.9862.3713.471
0.00133871197.755830.277
93.18062.86926.4662.37542.0042.3623.479
0.00132380322.6071152.884
103.19063.11426.5022.38242.0222.3533.487
2、求末端水深。
由上面的计算结果可知:
断面10到起始断面的距离大于渠道全长252.884m。
试算法推算渠道末端水深。
渠道末端水深为:
3.183(m)
二、渠道类型:
清水渠道(桩号K0+900.00-K1+100.00)
水流运动状态:
非均匀流
计算目标:
棱柱形明渠水面曲线计算
断面类型:
梯形断面
渠道的等值粗糙高度:
1.800(mm)
水的运动粘滞系数:
1.011×10^-6(m2/s)
计算谢才系数公式采用manning公式
是否验算不冲不淤流速:
不验算
渠道流量:
137.290(m3/s)
渠道底坡:
0.0013
渠道全长:
200.000(m)
推求水面曲线时的起始水深:
3.183(m)
控制水深(即起始水深)的位置:
下游
采用的谢才系数计算公式为:
manning公式
[几何参数]
渠道底宽b:
15.000(m)
渠道深度H:
4.180(m)
渠道边坡系数m1:
1.500
渠道边坡系数m2:
1.500
渠道堤顶超高:
0.500(m)
[糙率参数]
渠道边坡的糙率n:
0.0
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