积之和最大时。当净雨历时tc大于或等于流域汇流时间τ时,洪峰流量是由全流域汇流所形成,当tc<τ时,洪峰流量只部分流域面积汇流所形成。由暴雨公式和产流计算代入式(1),导得:
当tc≥τ时 Qρ=0.278 (
nSPtc1-n
当tc≤τ时 Qρ=0.278
τ
F (4)
SP τn
-μ)F (3)
式中:SP为设计频率P时的雨力参数, mm/h; n为暴雨公式中暴雨递减指数; μ为净雨历时流域平均损失率,mm; 其它符号定义同前。
根据福建全省暴雨系列资料。已编制出SP和n值全省分布图可供查用。有的研究成果,μ值取值为3.5mm/h;有的研究成果μ值随降雨强度增大而增大,采用线性外延应受到上限控制,否则计算成果会出现异常不合理状态。
应用上述公式求解洪峰流量可电算程序完成,或由图解分析法亦很便捷。 3.2.3 设计洪水总量计算
推理公式法推算设计洪水总量,可按下式计算:
Wp=αHpF (5) 式中Wp为设计洪水总量,104m3;
Hp为设计频率P的流域中心点24h雨量,mm;
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α为设计洪水总量的径流系数。 F为流域面积km2。 3.2.4 设计洪水过程线计算
根据推理公式法计算的设计洪峰流量和设计洪水总量,采用概化线法推求设计洪过程线。这个概化线法的形状系数则由实测洪水过程线综合分析而得,形状系数计算式:
Wp
Qp ×T×3600
r=
(6)
式中r为概化线的形状系数;
Wp为设计洪水总量,Wp为=R×F×1000; T为洪水历时,取50h;
R为设计最大24小时暴雨量的净雨深,mm; F为流域面积,km2。
根据概化过程线的形状系数,可查表推求设计洪水过程线。 3.3 拦渣工程设计原则
拦渣工程是为专门存放开发建设项目在基建施工生产运行中造成的大量弃土、弃石、弃渣、尾矿和其他废弃固体物,而修建的水土保持工程。主要包括拦渣坝(尾矿坝)、挡渣墙、拦渣堤三种类型。 3.3.1 拦渣坝工程设计原则
拦渣坝是在沟道中修建的拦蓄固体废弃物的建筑工程,修建时应妥善处理
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河(沟)道水流过坝问题。在矿山尾矿库和电力贮灰场则为常用的工程类型。
坝址选择主要条件:坝址以上集水面积小,库容大;坝址地质构造稳定,两岸坝肩稳定;下游无人居、无重要设施。
坝型选择主要根据拦渣的规模和当地的建筑材料来选择。一般有土坝,干砌石坝、浆砌石坝等型式。选择坝型时,应进行方案比较,做到安全经济。库容确定由拦泥库容+渣量+滞洪库容+超高库容。配套建建筑物有泄洪建筑物,坝下消能,放水工程。
上游洪水排导应结合水系分布和地形条件,采用导洪堤、排洪渠、拦洪坝等。剩余的区间汇水面积应作出相应的雨水出路的设计,对尾矿、灰渣等的尾水处理必须符合有关废水处理的规定,以防废水下泄给下游带来危害。 3.3.2 挡渣墙工程设计原则
挡渣墙是为了防止固体废弃物堆积体被冲蚀或易发生滑塌、崩塌,或稳定人工开挖形式的高徒边坡,或避免滑坡体前缘再次滑坡而修建的水土保持工程。在公路、水利、水电工程项目中常用的工程类型。
挡渣墙选线选址主要条件:档渣墙应建在紧靠渣源或相对高度较高的坡面上,这样可有效降低挡渣墙高度;挡渣墙沿线土层的含水量和密度应保持一致,避免不均匀沉降对地基稳定性的影响;施工时应沿档渣墙长度方向预留伸缝和沉降缝;挡渣场的布设要尽可能避免横断沟谷和水流,如无法避免时,应修建排洪排水建筑物。
挡渣墙的结构形式主要有重力式、悬臂式和扶臂式等。挡渣墙址地质状况及
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其清基应符合技术要求。挡渣墙必须对抗滑、抗倾覆、地基承载力进行稳定分析,其安全系数可分别采用1.3、1.5、1.2。
对于档渣墙下部有重要设施的,应提高设计标准,其稳定性应采用多种方法分析论证。
3.3.3 拦渣堤工程设计原则
拦渣堤是指修建于沟岸或河岸的,用以拦挡建设项目基建与生产过程中排放的固体废弃物的建筑物。在水利、水电项目中常用的工程类型。
弃土、弃石、弃渣等堆置于河(沟)道岸边时,必须按防洪治导线布置拦渣堤。若未定防洪治导线的河道,应进行防洪影响论证,评价弃渣与河道行洪及洪水位关系,要求堆放在防洪设计洪水位以上。
根据有关规定不得向已建成的水库内弃渣。在建设中的水库,施工弃渣不得于河道中。主体工程经充分论证确需在死库容弃渣时,应在距河道一定高程以上,死水位以下范围内堆置,施工期要采取临时拦挡措施,不得流入河道(流向下游)。堆置位置不宜靠近施工导流洞、进水口等建筑物,以免受其影响。 3.4 斜坡防护工程设计原则
开发建设项目在基建施工和生产运行中由于开挖地面或堆置弃土、弃石、弃渣等形成的不稳定边坡,都应采取斜坡防护工程,以确保其安全性。
根据边坡高度和坡度等不同条件,分别采取不同的斜坡防护工程。主要有以下几种:
(1)对边坡高度大于4m,坡度大于1.0:1.5的,应采取削坡开级工程。土
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质边坡的削坡开级,以削坡后能保证稳定安全为原则,石质边坡的削坡开级,要求削坡后小于1:1;还要坡脚防护和坡面防护等。
(2)对边坡小于1.0:1.5的土质或沙质坡面,可采取植物护坡工程。有种草护坡和造林造坡,或是两者结合实行乔、灌、草相结合的植物或藤本植物护坡。
(3)对堆置物或山体不稳定处形成的高徒边坡,或坡脚遭受水流淘刷的,应采取工程护坡措施。有砌石护坡、抛石护坡、混凝土护坡和喷浆护坡等。
(4)对条件复杂的不稳定边坡,应采取综合护坡工程。有砌石划皮护坡和格状框条护坡等。
(5)对滑坡地段应采取滑坡治理工程。根据不同情况,可分别采取削头减载、阻挡地面水、排除地下水、滑坡体上造林、抗滑墙,以及几种办法相结合的措施。
新规范规定,对100万m3以上的取土(石、料)场、弃土(石、渣)场以及其他重要防护工程必须收集工程地质勘测资料及地形图(比例尺不低于1/10000),并进行必要的补充测量。
由上所述,关于工程等级和洪水设计标准,工程设计洪水计算、挡渣工程设计原则和斜坡防护工程设计原则等四个方面是水土保持工程安全性保障的重要内容,其技术体系作个简要分析论述。
此外,水土保持工程还包括土地整治工程、防洪排导工程、降水蓄渗工程和临时防护工程等,请参阅有关技术规范。 4 水土保持工程有效性分析
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