农田防洪提设计.doc

二、防洪提设计
1、基本情况
江口县2011年农业综合开发高标准农田建设项目防洪提工程分别位于凯里沟郑家屯脚下毛俺河左岸治理段总长度200m及地楼片区龙眉村小河对门坡处，总长630m（单边，双边长1260m），江口地处亚热带季风湿润气候区，多年平均气温16.2℃，多年平均降水量1354.6mm（1959—2008），多年平均蒸发量664.5mm，平均相对湿度81%，年平均日照总时数1257.3h，全年有效积温4500—5700℃，全年无霜期289d，总幅射81.22—84.45 kcal/cm2。江口县四季分明，一般春季平均66天，夏季111天，秋季67天，冬季121天，
2、水文
流域位于武陵山主峰梵净山东北侧，多年平均降雨量1100-1800mm之间，江口雨量站多年平均降水量1354.6mm，雨季长达6.5个月，集中在4-9月，占全年降水的73.93%。5-8月为丰水期，降水量占全年的55.5%。降水年变化显著，最多1747.7mm（1967年）最少937.4mm（1966年）。月雨日平均16.8天。降水量＞0.1mm的雨日数为173.4天，降水量＞50mm雨日数为29天。最大日降雨量251mm（95年7月1日）。
由于流域内无水位站，本次设计选择邻近流域的江口水位站作设计参证站。江口水位站建于1953年，站址位于闵孝河与太平河汇合口以下300m处，控制的集雨面积1259km2，该站1960年4月-1962年6月为流量站，1962年以后为水位站，1985年又改为流量站。
3、设计洪水计算
3.1 郑家屯毛俺河左岸农田防护堤设计计算
3.1.1 设计洪峰流量计算
根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）该工程级别为5级建筑物，郑家屯毛俺河左岸农田防护堤按10年一遇洪水标准设防。
郑家屯毛俺河左岸农田防护堤治理段全长200m，0+200处相当集雨面积为47Km2;大于10Km2.根据《贵州省暴雨洪水计算实用手册》采用公式:设计洪峰流量按《贵州省暴雨洪水计算实用手册》（修订本）中修定1、2、3式进行计算：
根据流域特征及雨洪法公式的判别条件（25≤F≤300km2）且θ<30;
采用公式：Q P＝0.357× 0.922×f 0.36×J 0.24× F 0.716× (C×K P×) 1.23
式中： Q P－设计频率P的洪峰流量(m3/s)；
　　 　－汇流参数的非几何特征系数，本流域为0.38；
　　　　　f －流域形状系数，f＝F/L2 ；
　　　　　C3－洪峰径流系数（CP＝10%＝0.728）；
　　　　　KP－P-Ⅲ曲线的模比系数；
Θ－流域几何特征值。
J —— 主河道比降；
SP——最大1小时暴雨量（雨力），45mm。
F —— 集雨面积；
C —— 洪峰径流系数，查表；
——雨力，110mm。

各控制断面基本参数表
项目
γ1
F(km2)
H24
Sp
f（流域形状系数）
L(km)
J（主河道比降）
0+200
0.36
36.67
110
45
0.36
10.21
0.1

表4-11 断面相应各频率洪峰流量表
（25km2<F≤100km2）
频率P（%）
1
2
5
10
20
模比系数Kp（Cv=0.33,Cs=2Cv）
1.316
1.303
1.158
1.11
1.092
设计暴雨H24P（mm）
144.76
143.33
127.38
110
105
洪峰径流系数C
0.91
0.93
0.91
0.85
0.8

0+200
310.68
315.26
265.11
203.10
177.83
3.1.2 水力计算
水力学计算的内容有河道的泄流过水能力，水力坡降以及上下游的水位衔接。计算方法则按计算内容的不同分别采用了明渠均流计算公式。所需用的设计成果为设计洪水各控制断面的流量大小，确定河堤堤顶设计高程及断面大小，本农田防护提仅建设单边，故其河道宽度采用河道天然宽度。根据实测，河道天然宽度为20m。
水力计算公式按《水力学》（武汉大学，2006年版）明渠均流计算公式：
Q=AC(Ri)0.5
Q—流量，m3/s;
A—过水断面面积，m2;
C—谢才系数；
R—水力半径；i—水力坡降
水力计算成果表如下：
桩号
长度(m)
设计流量Q(m/s)
底坡i
设计水深h(m)
设计宽度b(m)
过水断面ω（m2)
湿周χ(m)
水力半径R(m)
糙率n
谢才系数C
安全超高△h(m)
渠底净宽B(m)
渠道净高H(m)
计算流量Q(L/s)
流量判断
断面确定
0+200
200
203.100
1.0%
4.00
20.00
37.00
50.80
0.728
0.014
67.75
0.30
20.00
4.30
213943.5
正确!!
矩形断面
3.1.3 地质情况
测区位于贵州东北部，地处云贵高原向湘西丘陵过渡的斜坡地带，武陵山脉主峰梵净山南侧，属中低山丘陵地貌，地势由西北向东南倾斜，项目区地势平坦，河谷宽缓，河曲发育，两岸分布有二级阶地。河谷形态为不对称梯形河谷，凹岸冲蚀，凸岸堆积，两岸冲沟发育，与主河道近正交。河漫滩为冲积砂卵石，砂壤土及淤泥，厚0-8m，宽度不等，一般宽30-50m，高出河水面0-3m。
区域地层为古生界寒武系，下奥陶系及新生界第四系地层。
本区主要物理地质现象有崩塌、滑坡、泥石流、岩溶、岩石风化五大类，崩塌、滑坡、泥石流主要分布在桃映河两岸，工程建设地点以及覆盖层较厚的陡坡地段，其规模不大，主要受人为因素和自然因素的影响。岩溶主要发育于可溶性碳酸盐岩，落水洞、溶洞、暗河沿断层及灰岩与页岩、白云岩接触区。灰岩、白云岩溶沟、溶槽也较发育。岩石风化程度：砂页岩区强风化，推测厚度为6-15m，灰岩及白云岩区中风化，约1-7m。
工程位于梵净山穹起边缘地带，属中低山河谷地貌，项目区地形平缓，河道弯曲发育，河谷宽70—100m之间，河床平均比降19.2‰，河床断面为宽浅式。工程区海拔高程在350—800M之间。
提防位于宽450m左右、长600多米的一级阶地前沿，除局部有田坎外，阶地地形平缓，大部分为耕地，海拔高程在494—500M之间，高出河水面正常水位0.9—3.0m。
3.1.4 结构计算
本工程防洪堤属Ⅴ级建筑物，堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定。设计洪水位为5年一遇（P=20%）的洪水位，堤顶超高按下式确定：
Y=R+e+A
式中： Y——堤顶超高(m)
R——设计波浪爬高(m)
e——设计风壅增水高度(m)
A——安全加高(m)，5级堤防允许越浪超高值A＝0.3m。本相目位于贵州山区峡谷，吹程小，波浪爬高及风雍增水高度不考虑。堤顶安全超高Y=0.3m。
根据以上水力计算，本农田防护堤断面结构初步拟定如下：0+000-0+200断面为B×H=20×4.3(安全加高为0.3m)，墙顶宽0.5m，迎水面垂直，背水面1:0.2，基础宽度为1.3m,放大脚宽度0.4m，高度0.5m，采用M7.5浆砌石砌筑，M10.0水泥砂浆勾缝。
⑴ 计算公式
根据以上断面结构选择，为重力式挡土墙结构，其抗滑稳定安全系数、抗倾稳定安全系数分别用以下公式计算：

式中 Kc——抗滑稳定安全系数；
——作用于墙体上的全部垂直力的总和(kN)；
——作用于墙体上的全部水平力的总和(kN)；
f——底板与堤基之间的摩擦系数（取0.5）。

其中：K0——抗倾稳定安全系数；
MV——抗倾覆力矩
MH——倾覆力矩
堤防基底应力用下式计算：

式中 σmax,min—基底的最大和最小压应力（KPa）；
∑G——垂直荷载（kN）；
A——底板面积（m2）；
∑M——荷载对底板形心轴的力矩（kN.m）；
∑W——底板的截面系数（m3）。
⑵ 计算工况
采用的设计工况如下：
工况一：防洪堤自重+堤背静土压力+堤背侧水压力+河低水位时的静水压力+基底扬压力+堤顶人群荷载；
工况二：防洪堤自重+堤后静止土压力+堤内侧水压力+设计洪水位（P=10%）时的静水压力+基底扬压力+堤顶人群荷载。
工况三：施工完建期间：防洪堤自重+堤背静止土压力+基底扬压力+堤顶人群荷载。
工况四：排水失效情况：防洪堤自重+堤背静止土压力+堤背静水压力+基底扬压力+堤顶人群荷载。
因本工程无地震等非常荷载，因此不考虑非常运用条件工况计算。
⑶ 计算结果
根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98），正常运用条件下5级堤防抗滑安全系数为1.15，抗倾安全系数为1.4；
结构计算成果表
重 力 式 挡 土 墙计算成果（0+000-0+200）
一、计算条件：

墙高H
4.3
墙前水位H1
4
墙后水位H2
0
基础埋深h
0.5
基底摩擦系数f
0.5

地基容许承载力［R］
300
容许应力大小比［η］
2.5
M7.5浆砌石容重
24
抗压Ra
8.5
抗拉Rt
1.05
填粘土指标：
水上内摩擦角φ
32
水下内摩擦角φ`
28
墙被摩擦角δ
15

填粘土水上湿容重γ
18
填粘土水下浮容重γ`
10
C15砼抗剪［σj］
0.75
墙后填土坡度β
10
初拟断面尺寸：
顶宽b
0.5
底宽B
1.3
墙被趾高h`
0.5
墙被坡比m
0.4
墙锺宽b`
0.5
二、挡土墙上荷载计算：

一）土压力计算：
（用库仑定理）

1.压力系数计算：

水上：
KA
0.632938
水下：
KA`
0.702092

2.土压力计算：

P1
48.98941
E1
105.3272
E1x
78.80615
E1y
69.88146

P2
54.34194
E2
0
E2x
0
E2y
0

P3
0
E3
0
E3x
0
E3y
0

二）水平静水压力计算：

1.墙后静水压：
水平静水压：
PBX
0

垂直静水压：
PBY
0

2.墙前静水压：

PB`
80

三）墙身自重：
G1
51.6
G2
13.68
G3
6
G4
3.6

四）基底扬压力计算：

浮托力W1
52
渗透压力W2
-26

力矩M的计算：
M1X
-112.955
M2X
0
M3X
0
MPBX
0

MW1
-33.8
MW2
22.53333

MP`BX
106.6667
MG1
38.7
MG2
14.136
MG3
1.5
MG4
4.14

M1Y
150.0122
M2Y
0
M3Y
0
MPBY
0

水平力和H
158.8061
垂直力和G
118.7615
力矩和M
190.9327

三、稳定计算：

一）抗滑稳定：

Kc
0.37392
>［Kc］
1.2
满足要求

二）偏心距计算及地基应力验算：

e
-0.9577
＜B/6
0.216667
满足要求

σmax
-312.448
σmin
495.1577
σcp
91.35497
＜［R］
350

η
-0.63101
＜2.5

四、截面强度验算：

一）作用于C-C截面以上的荷载计算：
底宽B`
1.3

1.作用于C-C截面的土压力计算：

E1
105.3272
Ex
78.80615
Ey
69.88146

2.墙体自重：

G1
51.6
G2
88.752

3.垂直合力N

210.2335

4.力矩和M

110.2765

二）合力偏心距e：
0.585457
＜B/6
0.37
满足要求

三）截面应力验算：

1.法向应力验算：
σmax
244.5447
σmin
-55.1452
无拉应力

2.压应力验算：
σa
0.244545
＜Ra/Ka
5.3125
满足要求

3.剪应力验算：
σj
0.035498
＜［σj］
0.75
满足要求

从以上结果看，抗滑及抗倾均满足规范要求，并且基底未出现拉应力，堤防满足设计要求。

3.2 龙眉小河农田防护堤洪水计算
3.2.1 设计洪峰流量计算
根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）该工程级别为5级建筑物，郑家屯毛俺河左岸农田防护堤按10年一遇洪水标准设防。
龙眉村小河对门坡处，总长630m（单边，双边长1260m），0+300处相当集雨面积为71Km2;0+630断面处相当于集雨面积为84.6 Km2，大于10Km2.根据《贵州省暴雨洪水计算实用手册》采用公式:设计洪峰流量按《贵州省暴雨洪水计算实用手册》（修订本）中修定1、2、3式进行计算：
根据流域特征及雨洪法公式的判别条件（25≤F≤300km2）且θ<30;
采用公式：Q P＝0.357× 0.922×f 0.36×J 0.24× F 0.716× (C×K P×) 1.23
式中： Q P－设计频率P的洪峰流量(m3/s)；
　　 　－汇流参数的非几何特征系数，本流域为0.38；
　　　　　f －流域形状系数，f＝F/L2 ；
　　　　　C3－洪峰径流系数（CP＝10%＝0.728）；
　　　　　KP－P-Ⅲ曲线的模比系数；
Θ－流域几何特征值。
J —— 主河道比降；
SP——最大1小时暴雨量（雨力），45mm。
F —— 集雨面积；
C —— 洪峰径流系数，查表；
——雨力，110mm。

各控制断面基本参数表
项目
γ1
F(km2)
H24
Sp
f（流域形状系数）
L(km)
J（主河道比降）
0+300
0.360
71.00
110.00
45.00
0.32
22.00
0.01
0+630
0.360
84.60
110.00
45.00
0.32
28.00
0.007

表4-11 各断面相应各频率洪峰流量表
（25km2<F≤100km2）
频率P（%）
1
2
5
10
20
模比系数Kp（Cv=0.33,Cs=2Cv）
1.316
1.303
1.158
1.11
1.092
设计暴雨H24P（mm）
144.76
143.33
127.38
110
105
洪峰径流系数C
0.91
0.93
0.91
0.85
0.8

0+300
498.61
505.97
425.49
325.95
285.40

0+630
565.28
573.62
482.37
369.53
323.56
3.1.2 水力计算
水力学计算的内容有河道的泄流过水能力，水力坡降以及上下游的水位衔接。计算方法则按计算内容的不同分别采用了明渠均流计算公式。所需用的设计成果为设计洪水各控制断面的流量大小，确定河堤堤顶设计高程及断面大小，本农田防护提仅建设单边，故其河道宽度采用河道天然宽度。根据实测，河道天然宽度为20m。
水力计算公式按《水力学》（武汉大学，2006年版）明渠均流计算公式：
Q=AC(Ri)0.5
Q—流量，m3/s;
A—过水断面面积，m2;
C—谢才系数；
R—水力半径；i—水力坡降

水力计算成果表
桩号
设计流量Q(m/s)
底坡i
设计水深h(m)
设计宽度b(m)
过水断面ω（m2)
湿周χ(m)
水力半径R(m)
糙率n
谢才系数C
安全超高△h(m)
渠底净宽B(m)
渠道净高H(m)
计算流量Q(L/s)
流量判断
断面确定
0+300
325.950
1.0%
5.00
26.00
57.33
65.64
0.873
0.014
69.84
0.30
26.00
5.30
374164.7
正确!!
矩形断面
0+630
369.530
1.0%
5.00
26.00
57.33
65.64
0.873
0.014
69.84
0.30
26.00
5.30
374164.7
正确!!
矩形断面

3.2.3 地质情况
测区位于贵州东北部，地处云贵高原向湘西丘陵过渡的斜坡地带，武陵山脉主峰梵净山南侧，属中低山丘陵地貌，地势由西北向东南倾斜，项目区地势平坦，河谷宽缓，河曲发育，两岸分布有二级阶地。河谷形态为不对称梯形河谷，凹岸冲蚀，凸岸堆积，两岸冲沟发育，与主河道近正交。河漫滩为冲积砂卵石，砂壤土及淤泥，厚0-8m，宽度不等，一般宽30-50m，高出河水面0-3m。
区域地层为古生界寒武系，下奥陶系及新生界第四系地层。
本区主要物理地质现象有崩塌、滑坡、泥石流、岩溶、岩石风化五大类，崩塌、滑坡、泥石流主要分布在桃映河两岸，工程建设地点以及覆盖层较厚的陡坡地段，其规模不大，主要受人为因素和自然因素的影响。岩溶主要发育于可溶性碳酸盐岩，落水洞、溶洞、暗河沿断层及灰岩与页岩、白云岩接触区。灰岩、白云岩溶沟、溶槽也较发育。岩石风化程度：砂页岩区强风化，推测厚度为6-15m，灰岩及白云岩区中风化，约1-7m。工程位于梵净山穹起边缘地带，属中低山河谷地貌，项目区地形平缓，河道弯曲发育，河谷宽70—100m之间，河床平均比降19.2‰，河床断面为宽浅式。工程区海拔高程在350—800M之间。
3.2.4 结构计算
本工程防洪堤属Ⅴ级建筑物，堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定。设计洪水位为5年一遇（P=20%）的洪水位，堤顶超高按下式确定：
Y=R+e+A
式中： Y——堤顶超高(m)
R——设计波浪爬高(m)
e——设计风壅增水高度(m)
A——安全加高(m)，5级堤防允许越浪超高值A＝0.3m。本相目位于贵州山区峡谷，吹程小，波浪爬高及风雍增水高度不考虑。堤顶安全超高Y=0.3m。
根据以上水力计算，本农田防护堤断面结构初步拟定如下：0+000-0+630断面为B×H=26×5.3(安全加高为0.3m)，墙顶宽0.5m，迎水面垂直，背水面1:0.2，基础宽度为1.5m,放大脚宽度0.5m，高度0.5m，采用M7.5浆砌石砌筑，M10.0水泥砂浆勾缝。
⑴ 计算公式
根据以上断面结构选择，为重力式挡土墙结构，其抗滑稳定安全系数、抗倾稳定安全系数分别用以下公式计算：

式中 Kc——抗滑稳定安全系数；
——作用于墙体上的全部垂直力的总和(kN)；
——作用于墙体上的全部水平力的总和(kN)；
f——底板与堤基之间的摩擦系数（取0.5）。

其中：K0——抗倾稳定安全系数；
MV——抗倾覆力矩
MH——倾覆力矩
堤防基底应力用下式计算：

式中 σmax,min—基底的最大和最小压应力（KPa）；
∑G——垂直荷载（kN）；
A——底板面积（m2）；
∑M——荷载对底板形心轴的力矩（kN.m）；
∑W——底板的截面系数（m3）。
⑵ 计算工况
采用的设计工况如下：
工况一：防洪堤自重+堤背静土压力+堤背侧水压力+河低水位时的静水压力+基底扬压力+堤顶人群荷载；
工况二：防洪堤自重+堤后静止土压力+堤内侧水压力+设计洪水位（P=10%）时的静水压力+基底扬压力+堤顶人群荷载。
工况三：施工完建期间：防洪堤自重+堤背静止土压力+基底扬压力+堤顶人群荷载。
工况四：排水失效情况：防洪堤自重+堤背静止土压力+堤背静水压力+基底扬压力+堤顶人群荷载。
因本工程无地震等非常荷载，因此不考虑非常运用条件工况计算。
⑶ 计算结果
根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98），正常运用条件下5级堤防（岩基）抗滑安全系数为1.15，抗倾安全系数为1.4；

重 力 式 挡 土 墙计算成果（小河防洪堤）
一、计算条件：

墙高H
5.3
墙前水位H1
5
墙后水位H2
0.5
基础埋深h
0.5
基底摩擦系数f
0.5

地基容许承载力［R］
300
容许应力大小比［η］
2.5
M7.5浆砌石容重
24
抗压Ra
8.5
抗拉Rt
1.05
填粘土指标：
水上内摩擦角φ
32
水下内摩擦角φ`
28
墙被摩擦角δ
15

填粘土水上湿容重γ
18
填粘土水下浮容重γ`
10
C15砼抗剪［σj］
0.75
墙后填土坡度β
10
初拟断面尺寸：
顶宽b
0.5
底宽B
1.5
墙被趾高h`
0.5
墙被坡比m
0.5
墙锺宽b`
0.5
二、挡土墙上荷载计算：

一）土压力计算：
（用库仑定理）

1.压力系数计算：

水上：
KA
0.632938
水下：
KA`
0.702092

2.土压力计算：

P1
54.68586
E1
131.2461
E1x
98.19868
E1y
87.07782

P2
60.66077
E2
30.33039
E2x
22.69328
E2y
20.1233

P3
3.510461
E3
0.877615
E3x
0.656634
E3y
0.582271

二）水平静水压力计算：

1.墙后静水压：
水平静水压：
PBX
1.25

垂直静水压：
PBY
0.625

2.墙前静水压：

PB`
125

三）墙身自重：
G1
63.6
G2
28.8
G3
6
G4
6

四）基底扬压力计算：

浮托力W1
75
渗透压力W2
-33.75

力矩M的计算：
M1X
-206.217
M2X
-5.67332
M3X
-0.10944
MPBX
-0.20833

MW1
-56.25
MW2
33.75

MP`BX
208.3333
MG1
47.7
MG2
33.6
MG3
1.5
MG4
7.5

M1Y
226.4023
M2Y
70.93464
M3Y
0.970452
MPBY
2.203125

水平力和H
247.7986
垂直力和G
171.5584
力矩和M
364.4355

三、稳定计算：

一）抗滑稳定：

Kc
0.346165
>［Kc］
1.2
满足要求

二）偏心距计算及地基应力验算：

e
-1.37427
＜B/6
0.25
满足要求

σmax
-514.339
σmin
743.0836
σcp
114.3723
＜［R］
350

η
-0.69217
＜2.5

四、截面强度验算：

一）作用于C-C截面以上的荷载计算：
底宽B`
1.5

1.作用于C-C截面的土压力计算：

E1
131.2461
Ex
98.19869
Ey
87.07782

2.墙体自重：

G1
57.6
G2
152.64

3.垂直合力N

297.3178

4.力矩和M

238.5775

二）合力偏心距e：
0.772567
＜B/6
0.525
满足要求

三）截面应力验算：

1.法向应力验算：
σmax
233.2819
σmin
-44.5087
无拉应力

2.压应力验算：
σa
0.233282
＜Ra/Ka
5.3125
满足要求

3.剪应力验算：
σj
0.031174
＜［σj］
0.75
满足要求

目 录

一、总论 1
（一）项目概况 1
（二）项目编制依据 6
（三）问题与建议 8
二、项目建设的背景和必要性 10
（一）政策背景分析 10
（二）项目区社会经济状况 14
（三）本行业及关联产业发展现状 14
（四）项目建设的必要性 15
三、承办单位概况 18
（一）概况 18
（二）研发能力 19
（三）财务状况 19
（四）法人代表基本情况 19
四、市场分析与销售方案 20
（一）市场分析 20
（二）市场竞争优势分析 29
（三）营销方案、模式及策略 33
五、项目选址与建设条件 38
（一）场址所在位置现状 38
（二）场址建设条件 39
六、建设方案 41
（一）建设规模与布局 41
（二）建设目标与功能定位 42
（三）产品质量标准 46
（四）构建绿色有机农产品流通体系 47
（五）土建工程 64
（六）主要设备 65
七、总图、运输与公共辅助工程 70
（一）总图布置 70
（二）公共辅助工程 70
八、节能减排措施 72
（一）能耗及污染分析 72
（二）单项与建筑节能工程 72
（三）节能措施综述 72
九、环境影响评价 74
（一） 环境影响 74
（二） 环境保护与治理措施 74
（三） 评价与审批 75
十、组织机构与人力资源配置 77
（一）组织机构与职能划分 77
（二）劳动定员 77
（三）经营管理模式 78
（四）经营管理措施 79
（五）技术培训 80
（六）劳动保护与安全卫生 80
十一、项目实施进度 81
（一）建设工期 81
（二）项目实施进度安排 81
十二、投资估算与资金来源 82
（一） 投资估算依据 82
（二） 投资估算 82
（三）资金来源 83
（四） 资金使用和管理 83
十三、财务评价 85
（一） 财务评价依据 85
（二）营业收入、营业税金和附加估算 85
（三） 总成本及经营成本估算 86
（四） 财务效益分析 86
（五） 不确定性分析 88
（六）财务评价结论 91
十四、社会评价 92
（一）社会效益分析 92
（二）未来发展潜力 93
十五、风险分析 96
（一）政策风险控制 96
（二）投资风险控制 96
（三）经营风险控制 96
（四）管理风险控制 97
（五）行业风险控制 98
（六）市场风险控制 99
（七）资金运用和管理的风险控制 99
（八）自然风险控制 99
十六、研究结论与建议 101
（一）结论 101
（二）建议 103