园林水景技术:小溪水力计算和施工

施工必备知识点

小溪的水力计算主要是为了解决溪流的水流速度与驳岸及溪流底部结构的矛盾，洪水期的水位与护坡的矛盾，枯水期的水景效果与坡岸景观灯的矛盾。

1.水力计算的一般概念

（1）过水断面积（W）。是指水流垂直方向的断面面积。由于过水断面积随着水位的变化而变化，因而又可分为洪水断面、常水断面、枯水断面。通常把经常过水的断面称为过水断面。

（2）湿周（X）。水流和岸壁相接触的周界称为湿周。湿周为溪水与流床的接触周界。湿周的长短表示水流所受阻力的大小。湿周越长，表示水流受到的阻力越大；反之，水流所受的阻力就越小。

（3）水力半径（R）。水流的过水断面积与该断面湿周之比称为水力半径，单位为m，即

（4）边坡斜度（tanα）。在与水流方向垂直的断面上，某一边的边坡斜度等于边坡的高H与靠该边的溪底到高所在直线的水平距离L的比，如图4-10所示。

砖石或混凝土铺砌的小溪边坡一般斜度为1∶0.75～1∶1.0。

图4-10 边坡斜度图

自然开挖的小溪，根据土质的不同，要求边坡的斜度不同。黏质砂土1∶1.5～1∶2.0；砂质黏土和黏土1∶1.25～1∶1.5；砾石土和卵石土1∶1.25～1∶1.5；半岩性土1∶0.5～1∶1.0；风化岩石1∶0.25～1∶0.5。

（5）河流比降（i）。任一河段的落差ΔH与河流长度L的比，称为河流比降，以千分率（‰）计。

2.水力计算

（1）流速。流速是指气体或液体流质点在单位时间内所通过的距离。渠道和河道里的水流各点的流速是不相同的，靠近河（渠）底、河边处的流速较小，河中心近水面处的流速最大，为了计算简便，通常用横断面平均流速来表示该断面水流的速度。

式中 v——流速（m/s）；

R——水力半径（m）；

n——河道粗糙系数。

当河道粗糙率变化不大或槽形状呈现出宽浅的状态时，h_平代替R，则公式可简化为

式中 h_平——河道平均水深（m）；当河道为三角形断面时，h=0.5h；当河道为梯形断面时，h_平=0.6h；当河道为矩形断面时，h_平=0.6h；当河道为抛物线形断面时，h_平=h；

h——河道中最大水深（m）；

n——河道粗糙系数（n值查表4-1和表4-2）。

表4-1 小河的粗糙系数n值

表4-2 河渠粗糙系数n值

小溪中水的流速应在一定范围之内。流速过大，由于水流对岸边的冲刷严重，容易造成溪岸和湖底的破坏，同时也会带来大量的泥沙；流速过小，人们就感受不到流水的趣味，营造不出溪流的造景效果。如果水源水比较浑浊，流速过小，就会产生淤积，阻碍水流，严重的日久就会造成小溪景观的报废。根据河道的土质、砌护材料及溪水含泥沙的情况不同，溪流允许的最大水流速度见表4-3。

表4-3 溪流允许的最大流速 （单位：m/s）

最小允许流速（临界淤泥流速或称不淤泥流速）可根据达西公式计算求得，即

溪流中允许的最小流速，可根据达西公式求得：

V_k=CR

式中 V_k——临界淤积平均流速（m/s）；(www.xing528.com)

R——半径（m）；

C——取决于泥沙颗粒粗细的系数。

达西公式中C取值应符合表4-4。

表4-4 达西公式系数C取值

设计流速时，可在最大流速与最小流速之间取值，并结合景观要求来确定比值。

（2）流量。单位时间内通过河渠某一横截面水的体积称流量，以Q表示，单位m³/s。

Q=Wv

式中 W——过水断面面积（m²）；

v——平均流速（m/s）。

（3）溪流的流量损失。溪流中水流量的损失主要是渗漏。溪流的长度越长，水流量越大，土壤的渗漏性越强，流量的损失就越大，反之就小。

园林工程建设中，可依溪流河床工程处理和天然土壤透水情况，估计流量的损失。一般情况下，经过铺砌的溪流河床，其流量损失约为5%～10%；自然土壤上的溪流河床，透水性微弱的，流量损失约为30%；中等透水的河床，流量损失约40%；而透水性强的河床，流量损失约50%左右。

溪流要达到一定的设计流量，供给溪流的水量就必须为设计流量与损失流量的和，如果还要考虑溪流水面蒸发水量损失，可再增加损失流量的1%。

实践技能知识点

1.小溪的施工流程

清场→造坡→夯实→防水毯铺设→混凝土垫层铺设→卵石驳岸→水底卵石铺设。

2.施工准备

（1）场地放样、定标高。按照广场设计图所绘的施工坐标方格网，将所有坐标点测设到场地上并打桩定点。然后以坐标桩点为准，根据广场设计图，在场地地面上放出场地的边线，主要地面设施的范围线和挖方区、填方区之间的零点线。然后定出坐标点标高，注意尽量采用共同基准点。

（2）地形复核。对照广场竖向设计图，复核场地地形。各坐标点、控制点的自然地标标高数据，有缺漏的要在现场测量补上。

3.各分部（分项）工程施工工艺

（1）土方施工

1）挖方与填方施工。根据设计的标高进行挖填土方。填方时应当先深后浅、先分层填实深处，按施工规范每填一层就夯实一层。

2）场地平整与找坡。挖填方工程基本完成后，对挖填出的新地面进行整理，使地面平整度限制在0.05m内。根据各坐标桩标明的该点填挖高度和设计的坡度数据，对场地进行找坡，保证场地内各处地面都基本达到设计的坡度。

3）素土夯实。当挖土达到设计标高后，可用打夯机进行素土夯实，达到设计要求素土夯实的密实度。当夯实过程中如果打夯机的夯头印迹基本看不出时，可用环刀法进行密实度测试。如果密实度尚未达到设计要求，应不断夯实，直到达到设计要求为止。

4）防水毯操作工艺。

①铺贴方向：卷材垂直于水流方向铺贴。

②铺贴油毡的顺序：铺贴应从最低标高处开始往高标高的方向滚铺，应用力均匀，以将浇油挤出、粘实，不存空气为好，并将挤出沿边油刮去以平为度。

③铺贴各层油毡的宽度：长边不小于70mm，短边不小于100mm。

（2）持力层的浇筑。在完成的基层上定点放线，每10m为一点，根据设计标高，小溪的边线放中间桩和边桩。并在小溪整体边线处放置施工挡板。挡板的高度应在稳定层以上，但不要太高，并在挡板划好标高线。

复核、检查和确定面层前，在干燥的基层上洒一层水或1∶3砂浆。浇筑、捣实混凝土，并用直尺将顶面刮平，顶面调整至设计标高。施工中要注意做出小溪的横坡和纵坡。

混凝土面层施工完成后，应及时开始养护，可用湿的稻草、湿砂及塑料薄膜覆盖在面层上进行养护。

（3）砂浆找平。

①铺水泥砂浆面层：待混凝土初凝后紧跟着铺水泥砂浆，在灰饼之间（或标筋之间）将砂浆铺均匀，然后用木棍刮杠刮平。铺砂浆时如果灰饼（或标筋）已硬化，木棍刮杠刮平后，同时将利用过的灰饼（或标筋）敲掉，并用砂浆填平。

②木抹子搓平：木棍刮杠刮平后，立即用木抹子搓平，从内向外退着操作，并随时用2m靠尺检查其平整度。

③养护：地面面层压光完工后24h，铺锯末或其他材料覆盖洒水养护，保持湿润，养护时间不少于7d。当抗压强度达5MPa才能上人。

（4）水底卵石铺设。待混凝土强度达到龄期后，选优上等卵石，浸泡在稀盐酸酸洗，抛光，然后铺洒在溪水中。