1 河道治理工程可行性研究報告 1、綜合說明 目區(qū)概況 *縣位于山西省西部，呂梁山中段西翼，地理位置介于東經(jīng)1110 0 ,北緯 378 387之間。 *縣南北長 62 公里，東西寬 46 公里，總土地面積為 1440 平方公里，地勢東北高，西南低，位于縣城東部與交城縣橫尖鎮(zhèn)交界處的關帝山主峰南陽山（孝文山）最高，海拔 2831 米，大武鎮(zhèn)武回莊村河谷最低，海拔 987 米，相對高差 1844 米。 地貌東北部屬土石山區(qū)，西南部為黃土丘陵溝壑區(qū)。土石山區(qū)面積 方公 里，占總面積的 該區(qū)山勢雄偉，巖石裸露，峽谷陡峻，森林茂密，地勢險要，溝壑密度為 然草灌叢生，植被覆蓋完好，共有天然林 中喬木林 灌木林 然草地 畝，林草覆蓋率為 。黃土丘陵溝壑區(qū)面積 總面積的 該區(qū)梁峁眾多，谷深坡陡，溝坡植被很少，土壤貧瘠，溝壑密度為 草覆蓋率為 30%。 *縣共轄 5 鎮(zhèn) 2 鄉(xiāng)， 169 個行政村。截至 2009 年底全縣有 人，其中農(nóng)業(yè)人口 人，農(nóng)村勞動力 個，其中男勞力 個。人口密度為每平方公里 98 人，人均土地面 2 積 ，人均耕地面積 。 *縣國民生產(chǎn)總值 2009 年達到 120350 萬元，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值 8058萬元。 2009 年糧食總產(chǎn)量 2520 萬公斤，油料產(chǎn)量為 公斤。農(nóng)民人均純收入 1485 元。農(nóng)村經(jīng)濟走上了協(xié)調(diào)發(fā)展的軌道，農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)初步趨向合理，農(nóng)業(yè)基礎地位得到明顯鞏固。 文 道概況 北川河是三川河的一級支流，位于呂梁山脈中段西側(cè)，地理位置介于東經(jīng) 111250430，北緯 373658 371027之間。發(fā)源于 *縣最北部的麻地渠村，由北向南縱貫 *縣。 北川河流域地形東部、西部為山地和丘陵，中部切割下陷為河川。地勢東北高，西南低，以關帝山為最高，海撥 2831 米，流域中部為北川河河谷，平均坡降 灘谷寬在 1 2 公里之間，灘面平坦，人口相對密集，是本流域主要的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域。 本次治理的河段為 *縣圪洞 鎮(zhèn) 的西山村至桑家會村河段 ，全長2400m， 西山村斷面處控制 流域面積 家會村斷面處控制流域面積 計洪水成果 設計洪峰流量計算河段為 圪洞 鎮(zhèn) 的西山村至桑家會村 。 由于中間有圪洞溝的匯入，將 設計河段 從圪洞溝的匯入口分為上下兩段，上段為西山村段 、 下段為桑家會村段 。 3 根據(jù)防洪標準，確定設計河段鄉(xiāng)村防護區(qū)的防洪標準為 20年一遇。 本次分析采用了三種計算方法，水文比擬法、山西省暴雨洪水計算實用手冊（以下簡稱手冊）中的經(jīng)驗公式法和推理公式法 。同一斷面三種結(jié)果互相對照檢驗，上下游斷面縱向比較，同時采用資料系列的延長更能反映流域的真實狀況，使分析成果較之以前更為合理。 各斷面不同方法設計洪峰 流量計算結(jié)果表 單位： m3/s 序號 斷面名稱 頻率 (P) 設計洪峰流量 不同計算方法結(jié)果 采用值 經(jīng)驗公式法 水文比擬法 推理公式法 1 西山 5% 726 460 1180 460 2 桑家會 5% 推理公式法、經(jīng)驗公式法、水文比擬法三種計算方法所得結(jié)果中，推理公式法與其他方法所得成果相差較大，而經(jīng)驗公式法在面積較小的流域應用 效果較好，故本次分析各斷面設計洪峰流量采用水文比擬法計算結(jié)果。 程建設內(nèi)容 道治理任務 工程建設范圍為 *縣 圪洞 鎮(zhèn) 的西山村至桑家會村 ，全長 2400m，主要建設內(nèi)容包括 :河道清淤 2400 m、漿砌石河堤 4800m(其中西山村段 1000m，桑家會村段 3800 m),堤頂防洪道路 4800m，安全防護欄 4 4800m。 洪標準和工程等級 根據(jù)防洪標準（ 94）及堤防工程師設計規(guī)范（ 98）中的規(guī)定，按 20 年洪水標準。 程規(guī)劃 程規(guī)劃 設計中 ,按照因地制宜 ,就地取材 ,結(jié)合工程地質(zhì)條件、水流條件、施工條件、投資、管理運行因素，確定規(guī)劃方案。 北川河河道治理工程主要包括河槽疏浚工程、堤防工程 、 堤頂防洪道路 工程 、安全防護欄 工程。 道縱坡和過水斷面設計 河道縱坡 :根據(jù)實測本段 河道 上段 縱坡 為 段 縱坡 過水斷面：河道設計底寬采用山西省水利水電勘測設計研究院1999 年 5 月提出的 60 米的 寬度，采用明渠均勻流公式計算各段設計水深。 程管理設計 為加強河道工程管理，保證河道行洪順暢和工程安全運行。由 *縣水 利局和鎮(zhèn)政府共同組建管理機構(gòu)，由專人負責對工程進行維護、保養(yǎng)。 5 結(jié)合工程所在地的實際情況，交通工具考慮配置工具車一輛，生產(chǎn)管理通訊采用無線通訊方式。 為了工程維修及防汛搶險的需要，在堤防工程的重要堤段及險工段的背水側(cè)設堆料平臺，并儲備一定量的砂卵石料及堆石料，河槽整治的砂卵石開挖料直接運至堆料平臺，用于防汛搶險備用。 工組織設計 工條件 建筑材料：砂石骨料、塊石、卵石混凝土料可就近購買，施工用水可抽取河水，施工用電采用自備電源。工程沿線有 209 國道，進入施工各地段，可利用現(xiàn)有鄉(xiāng)村道路通行 。施工點范圍內(nèi)可沿河道修臨時便道滿足施工材料及棄料的運輸要求。 工導流 本工程河槽段的施工安排在非汛期施工，以減小導流費用。堤防工程布置在河道兩岸，臨近主河槽施工時需進行導流。 體工程施工 本工程采用機械化或半機械化施工。選擇有相應施工經(jīng)驗的專業(yè)施工隊伍承擔，嚴格按施工技術要求進行。 工交通運輸 工程區(qū)沿線有 209 國道，對外交通比較方便，沿河兩岸有鄉(xiāng)村道路相通，沿堤線地段需修筑臨時施工道路，用于工程建筑材料的進出施工現(xiàn)場。 6 工進度計劃 本工程總工期 二 年，第一年 的 10 月至第 二 年 3 月為施工準備期，完成施工道路、臨建、水電及施工圍堰等項目，第 二 年 3 月至 10 月為 上段 主體工程施工期，完成 該 主體工程的施工任務；第 二 年 10 月至第 三 年的 7 月為 下段 主體工程施工期 ， 第 三 年的 7 月至 10 月 為 完建期，完成工程驗收和其它掃尾工程。 境影響分析 河道整治工程是一項社會公益性質(zhì)的項目 ,其對環(huán)境的不利影響主要表現(xiàn)在施工期，這些不利影響不僅是短暫的，而且通過采用相應的環(huán)境保護措施，這些不利影響可最大限度地減小或避免。河道整治工程完成后，河道防洪能力將大大提高，周邊環(huán)境將會有大的改觀，對社會 和諧和安定起到保障作用，因此，從環(huán)境影響方面來看，本區(qū)河道整治工程是必要和可行的。 程投資估算 本工程主要包括河道 疏浚 工程 、 堤防工程 、 堤頂防洪道路和安全防護欄 。 主要工程量為： 河卵石 開挖 河卵石 回填 砌石 縮縫 主要材料量為：柴油 石 泥 T。 7 工程建設工期 2 年，總用工 工時，折合工日 工日。 工程估算總投資 中：建筑工程 ，獨立費用 元，基本預備費 元。 2010年總投資 1305萬元 , 爭取省補 650萬元 ,市配套 325萬元 ,縣配套 330 萬元； 2011 年總投資 元。 濟評價 本次經(jīng)濟評價的基本依據(jù)為： 1、國家計劃委員會和建設部聯(lián)合下發(fā)的計投資 1993的 530 號建設項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)（以下簡稱方法與參數(shù) 2、水利部 1994 年 3 月發(fā)布的水利建設項目經(jīng)濟評價規(guī)范94 進行項目經(jīng)濟評價。 該項目經(jīng)濟分析期取 30 年 , 由于本工程屬于社會公益性質(zhì)的水利建設項目， 按照規(guī)范社會折現(xiàn)率采用 7%，基準點為開工第一年年初。 經(jīng)計算該工程運行期的年運行費為 元 ， 年效益為 345 萬元。 計算結(jié)果為： 經(jīng)濟凈現(xiàn)值： 653 萬元 8 經(jīng)濟內(nèi)部收益率： 投資回收期： 論 該項目的實施 ，不僅可以提高河道的防洪標準，而且還可以改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境， 促進各行業(yè)的全面發(fā)展，因此，該項目的實施是非常必要的。 項目實施期為 二 年，總投資 元；當社會折現(xiàn)率為 7時，經(jīng)濟內(nèi)部收益率為 經(jīng)濟凈現(xiàn)值為 653 萬元， 。 根據(jù)以上分析， 該項目的建設是十分必要的，在技術、社會、環(huán)境上是可行的，經(jīng)濟上是合理的，各級政府和人民群眾對此非常重視，建議盡快立項實施。 2水文 域概況 北川河是三川河的一級支流，位于呂梁山脈中段西側(cè)，地理位置介于東經(jīng) 111250430，北緯 373658 371027之間 。 發(fā)源于 *縣最北邊的麻地渠村，由北向南縱貫 *全 縣，在 *縣 境內(nèi)流長80 公里，流域面積 方公里，出大武流進離石區(qū)，在柳林縣匯入黃河。多年徑流總量為 6951 萬 9 北川河流域地形東部、西部為山地和 丘陵，中部切割下陷為河川。地勢東北高，西南低，以關帝山為最高，海撥 2831 米，山上多為花崗巖和古老變質(zhì)巖分布，森林茂密，天然草灌叢生， 1800 米以下為不同厚度的黃土覆蓋，植被稀疏，支離破碎，水土流失嚴重。流域中部為北川河河谷，平均坡降 灘谷寬在 1 2 公里之間，灘面平坦，人口相對密集，是本流域主要的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域。 象 *縣屬于暖溫帶大陸性季風氣候區(qū)，四季分明。由于夏季多受副熱帶海洋氣團影響，冬季受極地大陸性氣團控制，四季氣候差異懸殊，形成春季干旱、多風少雨；夏季炎熱，多暴雨；秋季涼爽，陰 雨連綿；冬季寒冷，雨量稀少的氣候特點。 1、溫度 多年平均氣溫介于 4 9 之間，無霜期 90 150 天，冰凍期 4 5個月。全年 0 的 活 動 積 溫 2800 3700 ， 10 積溫2200 3100 。年均日照時數(shù)為 2738 小時，春季日照時數(shù)最多，在作物生長期的平均日照時數(shù)為 6 10 小時，屬短日照地區(qū)。 2、降水 多年均降雨量為 440 650 毫米，均值 米，雨量分布受地形地貌的影響十分明顯，其分布規(guī)律是東北部最多，西南部最少。雨量年際變化懸殊，最多年和最少年相差 473 毫米。雨量季節(jié)變化較大，降雨主要集中 在七、八、九三個月，占年降雨量的 63%，形成了 10 年際、季節(jié)旱澇交錯的氣候狀態(tài)。 3、風向、風速 最大風力 6 7 級，多年平均大風日數(shù) 6 7 天，最多 13 天，最少 2 天。多年平均風速為 /秒，最大風速為 /秒，其特點為：深秋至初春多為西北風，春夏多為東南風。 4、蒸發(fā)量 年平均蒸發(fā)量 1907年降水量的 3 倍多。最大年蒸發(fā)量為2039.9 小年蒸發(fā)量為 1770.5 平均蒸發(fā)量為 設計河段下游約 1設有 1 處圪洞水文站，控制面積 749 結(jié)合設計河段兩岸實際情況，根據(jù)防洪標準，確定設計防洪標準為 20 年一遇。 算方法 北川河 *段設計洪峰流量分析計算報告中指出， 推理公式法與其他方法所得成果相差較大，而經(jīng)驗公式法在面積較小的流域應用效果較好，故本次分析各斷面設計洪峰流量采用水文比擬法計算。 11 治理段 12 算公式 計算公式： 32）（參設參設 P 式中： Q 設參 設計斷面頻率為 P 時的洪峰流量（ m3/s）； Q 設 P 參證站頻率為 P 時的洪峰流量（ m3/s）； F 設 設計斷面控制 流域面積（ F 參 參證站控制流域面積（ 證站不同頻率洪峰流量的推求 由于設計斷面 距離 圪洞水文站 較近 ，各斷面的流域特征（流域面積、下墊面等因素）與圪洞水文站相近，所以可以將圪洞水文站做為各設計斷面的參證站進行設計洪峰流量計算。 文站基本情況 圪洞站設立于三川河的一級支流北川河中游，屬黃河流域黃河水系。位于山西省呂梁市 *縣圪洞鎮(zhèn)圪洞村，地理坐標為東經(jīng) 11114，北緯 3753。 1957 年 1 月由黃河水利委員會設立峪口水文站，測驗斷面位于 *縣峪口鎮(zhèn)南村（ F=1133 1960 年 4 月，上遷 20圪洞鎮(zhèn)，改名為圪洞水文站， 1965 年 4 月移交山西省水文總站。 史和實測洪水資料 收集到 1957年 2007年實測系列洪水資料 51年，其中 1957年1959 年系峪口水文站實測， 1960 年 2007 年系圪洞水文站實測。歷史調(diào)查洪峰流量為 1196m3/s（ 1875 年）、 852m3/s（ 1917 年）。圪洞水文站與峪口水文站兩站觀測斷面流域面積相差 384形成洪水的下墊面自然環(huán)境條件基本一致。峪口站 1957 年 1959 年實測洪 13 峰流量按面積的 三分之二次方修正；經(jīng)修正與圪洞水文站實測洪峰流量系列合并為一個樣本系列進行頻率計算。 文資料的合理性檢查分析 1、可靠性分析 實測洪水資料來源于中華人民共和國水文年鑒及刊印成果，圪洞水文站歷史洪水資料來源于山西省洪水調(diào)查資料。 2、 一致性分析 資料系列的一致性，就是要求所使用的資料系列必須在同一類型或在同一條件下產(chǎn)生的。該流域氣象成因不存在差異，一般情況下洪水是在暴雨的情況下形成的。 人類活動對水文的影響是十分復雜的，要搞清楚其影響規(guī)律及影響程度，是比較困難的，也是水文研究的重要 內(nèi)容。我們曾對圪洞水文站年降水量與年徑流深點繪雙累積曲線分析，其關系基本成直線，一定程度上說明人類活動影響是存在的，但不重要。 3、代表性分析 水文資料系列的代表性是樣本相對于總體而言，一般資料系列越長，豐平枯齊全，其代表性也愈高。圪洞水文站實測洪水資料系列長達 48 年，具有一定的代表性。 4、獨立性分析 上述資料系列（洪峰流量）都是按照年最大值法取樣所得，所以該資料系列具備獨立性。 求方法 14 1、經(jīng)驗頻率計算 將特大洪水與一般洪水構(gòu)成的不連續(xù)系列，作為一個（不完全）樣本，有下列計算公式： 特大洪水 : 1001 N 式中： 歷史特大洪水流量或?qū)崪y系列中的特大洪水流量經(jīng)驗頻率（ %）； M 歷史特大洪水流量或?qū)崪y系列中的特大洪水流量在調(diào)查期內(nèi)的序位； N 調(diào)查期年數(shù)。 一般洪水 : 1001)11(1 mP 實測洪水流量經(jīng)驗頻率（ %）； a 特大洪水的項數(shù)； l 實測洪水流量系列中按特大洪水流量處理的項數(shù)。 2、統(tǒng)計參數(shù)的計算 統(tǒng)計參數(shù)按矩法計算 計算公式： N QN 11 1( ) C N K N Kv ia 1 1 1 121 12 ( ) ( ) 計洪峰流量推求結(jié)果 按皮爾遜 P 型曲線，離差平方和最小準則進行適線，使其點 15 線擬合最佳（見圖 2以此推求各種頻率的設計洪峰流量值，推求結(jié)果為： 圪洞水文站： %=511m3/s。 0%=348m3/s。 圖 2圪洞水文站洪峰流量頻率曲線圖 設計斷面洪峰流量計算 在設計河段下游設有圪洞水文站，流域內(nèi)各計算斷面的流域特征與圪洞水文站基本相同，因此，各斷面設計洪峰流量計算，以圪洞水文站為參證站，選取圪洞水站相應頻率的洪峰流量 計算，比擬法計算結(jié)果見表 2 水文比擬法計算各斷面設計洪峰結(jié)果表 16 表 2 單位： m3/s 斷面名稱 頻率 (P) 圪洞參證站 流域面積 (F) 設計流量 (Q) 面積 (F) 流量 (Q) 西山 5% 749 511 60 桑家會 5% 749 511 果合理性分析 目前，我省設計洪峰流量的常用計算方法有淤地壩工程技術規(guī)范規(guī)定的方法、經(jīng)驗公式法、推理公式法和水文比擬法 4 種計算方法。每種計算方法各有其適用范圍。 1、淤地壩工程技術規(guī)范是山西省企業(yè)標準，于 1986 年 1 月1 日起實施，適用于我省水土流失地區(qū)，流域面積小于 50小流域淤地壩工程。其計算結(jié)果與其他方法（經(jīng)驗公式法）接近。 2、經(jīng)驗公式法對產(chǎn)匯流這一比較復雜的隨機物理過程進行了簡化甚至予以忽略，使其經(jīng)驗參數(shù)不穩(wěn)定，其變幅較大，加之設計河段流域有幾種地類組成，故一般不宜采用。而面積較小的流域，經(jīng)驗公式法所求得值效果還比較好。 3、推理公式法的理論雖然比較完備， 在我省有一套完整的運算系統(tǒng)，參數(shù)分析所選水文站資料均來自省內(nèi)成果。但推理公式法與其他方法所得成果相差較大，其原因主要是流域產(chǎn)流地類的面積僅僅考慮地質(zhì)條件，對流域植被、地形條件基本沒有考慮。在具體的設計洪峰流量分析中，由于資料所限，流域地類劃分難度大，亦不宜采用。 4、水文比擬法的首要條件，要求參證站的水文下墊面條件與設計斷面以上流域水文下墊面基本相近。選用圪洞水文站作為參證站， 17 為同一流域，其地類、暴雨等主要影響因素有著一致性，雖然二者面積有差異，但計算公式本身考慮了面積差異，故采用圪洞水文站作為參證站的水文 比擬法比其它方法推算值更為合理。 3、工程地質(zhì) 形地貌 該段 河床主要為砂、礫石，河床穩(wěn)定性較好。河流受地質(zhì)構(gòu)造的控制，在東西背斜之間循著褶皺走向，由北向南流去，由于谷狹坡大，河漫灘、二級階地和洪積扇發(fā)育不好，一級階地是河谷地貌的主要單元。河漫灘土質(zhì)偏砂，并夾有礫石和砂灘，寬度在 50 米 左右 。一級階地高出河床 2，階面較平坦，微向河床傾斜，寬約 100 米，為近代河流洪積沖積物，上面是 1深的砂性黃土狀物質(zhì)，下部為砂礫石層，二元結(jié)構(gòu)明顯，保存完好。 層巖性 該區(qū) 處于呂梁塊隆的蘆芽山赤堅嶺梭形 掀背斜南端，關帝山穹狀隆起西緣，離石中陽菱形復向斜北端。自然地貌為變質(zhì)巖褶皺斷裂、巖漿巖剝露穹隆中山、山間黃土谷地和梁峁狀黃土丘陵四種類型。區(qū)內(nèi)出露地層由老至新為： 中太古界界河口群奧家灘組（ 上太古界呂梁山群赤堅嶺組（ 杜家灣組（ 寧家灣組（ 混合雜巖帶（ 下元古界野雞山群的青楊樹灣組（ 白龍山組（ 18 震旦亞界長城系的漢高山組（ 古生界寒武系（ ）、奧陶系（ O）、石炭系（ C）及二迭系（ P）。 新生界第三系（ N）和第 四系（ Q）。 文地質(zhì) *縣地質(zhì)發(fā)展史與整個華北大陸一致，前震旦系地層為巨厚的混合花崗巖及其它古老變質(zhì)巖，分布在東部關帝山周圍，為隆起褶皺區(qū)。大武楊家會以北大部分地區(qū)以太古界、元古界地層為主，主要有呂梁山群野雞山群變質(zhì)巖、混合花崗巖。古生界寒武系、碳酸巖和石炭二迭系碎屑巖分布于石站頭，張家塔及楊家會以南地區(qū)。新生界、第三紀地層覆蓋于各地層之上。第四系地層沉積于北川河河道與溝谷地帶。 域地質(zhì)構(gòu)造 據(jù)山西省地震活動資料 ,本區(qū)在離石以東田家會附近于 1829 年 4月發(fā)生 地震一次，據(jù) 1： 400 萬中國地震烈度區(qū)劃圖（ 1990）（山西部分），本區(qū)地震烈度為 6 度。 然建筑材料 本工程建設需用建筑材料種類為：塊石、水泥和清砂。 水泥：在 *縣 水泥廠購買。 *縣 水泥廠位于 *縣大武鎮(zhèn) 東坡 村。 塊石：在潘家坂石料廠購買，潘家坂石料廠位于 *縣圪洞鎮(zhèn)潘家坂村。 19 清砂： 項目區(qū) 上游有采砂場，產(chǎn)量能滿足要求。 4、工程任務和規(guī)模 會經(jīng)濟概況和工程建設的必要性 會經(jīng)濟概況 項目區(qū)共涉及 *縣圪洞鎮(zhèn)的西山和桑家會兩個行政村，共 192戶， 636 口人 ，勞動力 288 個，現(xiàn)有耕地面積 1272 畝。 區(qū)內(nèi)以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主， 2009 年農(nóng)業(yè)產(chǎn)值 元， 民人均純收入 1450 元。 道治理現(xiàn)狀及存在的主要問題 （ 1）治理情況 該區(qū)群眾歷來就有治河造地的習慣，雖然治理標準低、規(guī)模小、系統(tǒng)性差，但在開發(fā)灘地促進經(jīng)濟發(fā)展方面確實起到了積極作用。 （ 2）、河道現(xiàn)狀及存在的主要問題 1、 河段大部分河道的行洪能力不足 5 年一遇的防洪標準。 2、支流匯入口沒有工程設施，水流紊亂，破壞堤防。 3、河道淤積嚴重。 程建設的必要性 經(jīng)過多年治理，項目區(qū)防洪除澇工作已取得巨大成績 ，但由于自然地 理特點和經(jīng)濟社會條件限制，防洪減災體系尚不完善，防洪能力 20 偏低，防洪保護區(qū)的防洪標準與社會和經(jīng)濟發(fā)展的要求還不相適應。 隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會的不斷進步，資產(chǎn)與財富也在快速積累。人民群眾對于提高防御洪澇災害的能力，享有防洪安全保障的要求不斷提高。 項目區(qū)河段 的這一現(xiàn)狀與兩岸群眾生命財產(chǎn)及社會經(jīng)濟發(fā)展越來越高的防洪保安的要求形成了十分尖銳的矛盾。對 河道 進行徹底整治，解決河道兩岸的防洪問題已勢在必行，刻不容緩。 道整治指導思想和規(guī)劃原則 以鄧小平理論和“三個代表”重要思想為指導，以科學發(fā)展 觀為統(tǒng)領， 針對北川河突出的洪澇問題和防洪最薄弱環(huán)節(jié)，以保障人民群眾生命財產(chǎn)的安全為根本，以提高城鄉(xiāng)防洪減災能力為目的，以河道疏浚防護等工程措施為手段，通過河道治理，保障區(qū)域防洪安全和糧食安全，促進社會主義新農(nóng)村建設，支撐區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。 道治理的目標 本次 治理的 目標是：通過治理，使洪水威脅嚴重、洪澇災害較頻繁、損失較大、嚴重影響區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的重點河段的防洪能力得到增強，區(qū)域內(nèi)人民生命財產(chǎn)和經(jīng)濟社會發(fā)展的防洪安全保障問題得到初步解決。 21 5 工程設計 計依據(jù) 計標準 根據(jù) 防洪標準（ 94）及堤防工程師設計規(guī)范（ 98）中的規(guī)定，設防標準如表 4 1，按 20 年重現(xiàn)期設防。 表 4 1 分段 防護等級 防洪標準 洪水重現(xiàn)期（年） 堤防級別 治理段 20 4 計依據(jù) 1 中華人民共和國國家標準防洪標準 2 中華人民共和國國家標準 利水電工程設計洪水計算規(guī)范； 3 中華人民共和國行業(yè)標準公路工程水文勘測設計規(guī)范 4 中華人民共和國國家標準堤防工程設計規(guī)范 5 中華人民共和國行業(yè)標準城市防洪工程設計規(guī)范； 6 中華人民共和國水利行業(yè)標準 工擋土墻設計規(guī)范等。 22 程規(guī)劃 根據(jù)現(xiàn)有堤防和河道建筑物工程水毀的各種經(jīng)驗教訓，綜合考慮地質(zhì)條件，水流條件、施工條件、投資、管理運行等方面的因素，按照因地制宜，就地取材的原則，確定治理規(guī)劃方案。 河道整治工程主要包括堤防工程、河槽疏浚工程。以 20 年一遇洪水標準設計，堤防等級為 4 級。 道整治規(guī)劃設計 道治導線設計 河道治理的目標就是確定合理的治導線最終形成固定而平 順的河床，使兩岸形成固定的河岸。治導線是否合理，直接關系到河道整治中工程規(guī)模，投資多少和整治后河流的穩(wěn)定情況，因此治導線的確定是河道規(guī)劃中一項重要內(nèi)容，本次河道治理治導線的規(guī)劃遵守了以下原則。 1、因勢利導，順應天然河流的流勢，尤其是比較穩(wěn)定的河段，它們是流域水沙和河床邊界長期作用的產(chǎn)物 ,是確定治導線的基本依據(jù)。 2、河槽盡量順直，但應遵循河流走勢的自然規(guī)律，保持必要的彎道，不強求裁彎取直。 3、結(jié)合河道岸邊的特點，在可能的情況下盡量使河道依托在基巖、陡岸，以便減少工程量，降低工程投資。 4、以河道主河堤間 中心點和主要建筑物中點作為河道治理設計 23 橫斷面的中心點。 5、盡可能利用已建堤壩，節(jié)約投資，但已建工程影響到行洪要求時，應予以拆除。 道縱坡設計 河道縱坡設計和河道中心線的設計皆為河道整治規(guī)劃設計的重中之重，其設計的原則是： 1、規(guī)劃的河道縱坡要和原河道縱坡基本一致，可以在局部地段進行調(diào)整，使河道縱坡變化趨小，縱坡趨于更合理。 2、河道縱坡設計要兼顧上下游，盡可能使河道縱坡變化小一些，較陡和較緩的坡段要給于適當?shù)恼{(diào)整，以利水流平穩(wěn)過渡，避免出現(xiàn)流態(tài)發(fā)生大的不均勻性，以利于河床的相對穩(wěn)定。 3、考慮 到近年來，降雨偏少，沒有發(fā)生過較大的洪水，河道多數(shù)是淤積，而不是下切的情況，在設計縱坡時，盡可能不要填方或少數(shù)地點填方，挖深一般控制在 2m 左右。 4、河道縱坡變化起始端不允許放在彎道內(nèi)，盡可能遠離彎道。 道過水斷面的設計 河道設計采用明渠均勻流公式計算出設計水深。計算結(jié)果見表5 1。 計算公式： 式中： Q 河道設計洪水流量（ m3/s）； 24 河道過水斷面 積（ C 謝才系數(shù) 6/11 ； n 過水斷面糙率，河床為砂礫或卵石組成，底坡較均勻n= R 水力半徑； I 河道縱坡； 堤工程設計 頂高程 根據(jù)堤防工程設計規(guī)范， 堤頂高程為設計水深加堤頂超高確定。堤頂超高按 計算公式為： Y=R+e+A 式中： Y 堤 頂超高（ m） 設計波浪爬高（ m） e 設計風壅增水高度（ m） A 安 全加高 ，根據(jù)堤防工程設計規(guī)范（ 8）表 4 級堤防安全加高為 計波浪爬高 設計 綜合 縱坡 過水 水力 流速流量 糙率 i 斷面 半徑 V(m 3 /s) n W X R (m/s)1 西山 460 0 家會 0 50 65 1序號分 段河寬b(m)水深h(m)濕周 25 公式采用： 河壩內(nèi)坡比 m=采用 mK 2） 進行計算。 式中： K 斜坡的糙率及滲透性系數(shù) ，查表 1 K =v 經(jīng)驗系數(shù)，可根據(jù)風速 V=13（ m/s）、水深（ m）、重力加速度 g=m/成的無維量 V/ 表 2 得 ： d= d= p 爬高累積頻率換算系數(shù)，據(jù) / 無風情況下 ,光滑不透水護面 (K =1)、 H =1m 時的爬高值，按表 4 確定。 查表得： 堤前波浪的 平均坡高（ m） 0 . 4 52 20 . 7220 . 0 0 1 8 ( )* 0 . 1 3 0 . 7 ( ) 0 . 1 3 0 . 7 ( ) 0 . 7 g d vH t h t 式中： d 水深（ m） V 計算風速（ m/s），取 13m/s F 風區(qū)長度（ m），取 60m g 重力加速度，取 計算 d= H =d= H =d= / d= /： 算得： d= d= 雍水面高度 26 計算公式： 2 c o v ( 式中： e 計算點的風壅水面高度（ m）； K 綜合壅阻系數(shù)，可取 K=0 V 設計 風速， 按計算波浪的的風速確定 , V =13m/s； F 計算點逆風向量到對岸的距離 (m)，取 60m； d 水域平均水深； 風向與垂直于壩軸線法線的夾角，取 45。 將以上數(shù)據(jù)代入公式計算得： d=， 風雍水面高度為： e=d=， 風雍水面高度為： e=頂超 高 西山段， d=Y=m 桑家會段， d=Y=m 取 Y= 堤 高 度 堤高 =設計水深 +堤頂超高。計算結(jié)果見下表 表 5段 設計水深（ m） 堤頂 超高（ m） 堤高（ m） 桑家會段 山段 、 壩基埋深 1、水流平行于岸邊的沖刷計算。 計算公式采用堤防工程設計規(guī)范（ ( ) 1 cp 允 27 式中： 局部沖刷深度（ m），從水面算起； 沖刷處的水深（ m）； 平均流速（ m/s）； V 允 河床面上允許不沖流速 （ m/s），河槽水深在 床按小卵石考慮，查水力計算手冊表 2 s; n 與防護岸坡在平面上的形狀有關，一般取 n=1/4。 計算結(jié)果見表 5壩沖刷深度計算 (水流平行于岸坡 ) 工程名稱 沖深 (m) 局部沖刷深 m) 沖刷處水深 m) m/s) V 允 (m/s) n 允 ( 允 )n1 西山段 家會段 2、基礎深度的確定 基礎埋深應為計算局部沖刷深度加上安全深度。 即： H 基 = h 沖深 B+ ，安全深度 可取 2 2. 5m，各段河壩的基礎確定見表 5 4 壩基埋深表 表 5程名稱 沖深（ m） 基礎埋深 西山段 家會段 、 壩型、結(jié)構(gòu) 漿砌石堤防型式為重力式， 共規(guī)劃堤防工程 4800m，其中 :西山 28 段堤防長 1000 m， 桑家會堤防 3800 m，堤防工程頂寬 0.5 m，迎水坡直立 ,背水坡 1:具體結(jié)構(gòu)尺寸詳見 附圖 。 4 穩(wěn)定計算 (以桑家會村段為例進行計算 ) 1、土壓力計算 土壓力 （土力學 式中： H 壩后回填土高度，取 H= 壩后回填土容重，取 = B 計算長度，取 B=a 主動土壓力系數(shù)， Ka=5)= 回填土摩擦角，取 =35 2、 壩體受力計算，具體計算結(jié)果見表 5 3、地基應力驗算 m a xm i W 式中： 河壩基底應力的最大值或最小值（ G 作用在河壩上全部垂直于水平面的荷載（ G= M 作用于河壩上全部垂直于水平面平行前墻墻面方向形心軸的力矩之和（ kNm）。 M=m； A 河壩基底面的面積（ A= W 河壩基底面對于基底面平行前墻墻面方向形心軸的截面矩（ 216W L BB= W=1=29 m a xm i W= =25t/基滿足要求。 4、抗滑驗算： C 式中： 河壩沿基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； f 河壩基底面與地基之間的摩擦系數(shù)，取 G 同上， G= H 作用于河壩上全部平行于基底面的荷載（ H= C = = 抗滑滿足要求。 5、抗傾驗算 0 式中： 河堤抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)； 對河堤基底前趾的抗傾覆力矩（ kNm）， kNm 對河堤基地前趾的傾覆力矩（ kNm）， kNm。 0 = = 抗傾穩(wěn)定滿足要求。 30 重力式壩穩(wěn)定分析計算表 表 5 受力名稱 符號 計算式 作用力 (T) 對 對 對 對 垂直力 水平力 自重 1/2) 土重 1/2) 土壓力 1/2) 31 道設計 本次設計基本維持原河床彎道，只對局部地段稍作調(diào)整，并保證彎道半徑不小于倍水面寬。此次河道整治工程設計共有彎道 3 處。 道橫向水位差計算 彎道橫向水位差是水流在彎道內(nèi)作曲線運動時，引起的橫斷面上凹岸與凸岸水位之差，計算公式采用水力計算手冊 式 進行計算。 2221()1 12 式中： h 彎道橫向水位差（ m） B 彎道水面寬度 (m) R 彎道斷面中心線的曲率半徑 (m) v 斷面中心平均流速（ m/s） 具體計算見表 5 道最大沖深值計算 計算公式采用水力計算手冊 式進行計算： m a 式中： 最大沖深值（ m）（從水面算起）； 計算斷面平均水深（ m）； ，其中： 為過水斷面面積（ B 為河面寬（ m） 1R 凹岸曲率半徑（ m）。 32 具體計算見表 5 道左右堤長度計算 180式中： 彎道弧度對應的園心角。 R 圓弧半徑。 具體計算見表 5 它設計 1、 伸縮縫 砌石河堤每 50m 設一條伸縮縫，伸縮縫用 瀝青木板 塞縫。 2、堤后排水 河堤后設兩排排水管，分別在離河槽底 處，排水管口設反濾料。 淤疏浚工程設計 對 河道治理范圍內(nèi)河床進行清淤疏浚，清淤疏浚工程遵守了以下原則。 1、河道行洪能力達到 20 年一遇防洪標準。 2、設計河道清淤要盡量與上下游進、出口河段平順連接，盡量維持河道自然坡度。不對河道作過多挖填，不過大改變河道自然縱坡。 3、對河道內(nèi)部分地段進行裁彎取直，疏浚后的河底高程需滿足現(xiàn)有橋梁基礎的防護。 33 4、對河道內(nèi)已有的但未經(jīng)河 道管理部門及防汛部門批準的影響行洪的建筑物予以拆除。 頂防洪道路 設計 堤頂防洪道路布置在河堤兩側(cè) ,道路 寬 5m， 長 先鋪 現(xiàn)澆 凝土 面與堤頂同高 。 全防護欄 設計 由于堤防兩岸是居民區(qū)，堤防工程較高，為了安全，在堤防工程頂部設安全防護欄 34 彎道橫向水位差計算表 (假定平均流速發(fā)生在斷面中線，比能與斷面為定值時的橫向水位差 ) 表 5號 樁號 h 流速 v (m/s) v2 g v2/g 彎曲方向 中心線半 徑 R(m) 水面寬 B(m) 1+2 編號 1 0+000 2 0+210 300 60 3 0+290 200 60 4 0+890 420 60 35 彎道最大沖深值計算表 表 5號 樁號 沖刷深 h (m) (m) (m) 過水斷面面 積 (m) 凹岸水深 (m) 凸岸水深 (m) 河面寬 B (m) 凹岸半徑 R1(m) 備注 1 0+000 2 0+210 0 330 3 0+290 0 230 4 0+890 50 0 450 36 彎道左、右岸壩長度計算表 表 5 序號 樁號 彎道方向性 （凹） 彎道中心線長度 （ m） 凹岸長度 （ m） 凸岸長度 （ m） 彎曲角 凹岸半徑 m） 凸岸半徑 m） 備注 1 0+000 2 0+210 左 13 7 330 270 3 0+290 右 3 230 170 4 0+890 右 4 450 390 37 6. 1 管理機構(gòu) 為加強河道工程管理，保證河道行洪順暢和工程安全運行。根據(jù)水利工程管理單位編制定員 試行標準（ 本工程應建立專門的工程管理站，負責工程的正常安全運行、工程防汛、工程養(yǎng)護維修、開展綠化等綜合經(jīng)營工作，由 *縣水利局和圪洞鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府共同組建管理機構(gòu)，由專人負責對工程進行維護、保養(yǎng)。 程管理范圍 堤防工程外坡腳 20 米以內(nèi)為工程的管理范圍。使用權(quán)為工程管理單位，管理范圍的邊界線和保護范圍的邊界線設置界限標志。任何單位和個人不得在其范圍內(nèi)從事任何危害工程安全的任何活動。 程觀測 根據(jù)河道的水文、氣象等條件，每年汛期都應對工程進行安全監(jiān)測，對堤防工程應進行定期 和不定期的檢查，檢查險工險段堤岸有無崩塌現(xiàn)象發(fā)生，檢查河床沖刷情況，檢查建筑物基礎有無損壞，檢查河床流路的擺動情況，特別是發(fā)生大洪水等非常情況時，要加大檢查的頻率和力度，及時發(fā)現(xiàn)存在問題，及時上報上級主管部門，及時補救、恢復。 38 通與通訊設施 結(jié)合工程所在地的實際情況，工程管理充分利用現(xiàn)有交通道路，不再新修，交通工具按有關規(guī)定，考慮配置工具車一輛。由于河道較長，未設內(nèi)部通訊系統(tǒng)，生產(chǎn)管理通訊采用無線通訊方式。 汛搶險設施 為了工程維修及防汛搶險的需要，在堤防工程的重要堤段及險工段的背水側(cè)設堆料 平臺，并儲備一定量的砂卵石料及堆石料，河槽整治的砂卵石開挖料直接運至堆料平臺，用于防汛搶險備用。 7施工組織設計 工條件 工程所在地屬暖溫帶大陸性季風氣候區(qū)，四季分明。其氣候特征是春季干旱、多風少雨；夏季炎熱，多暴雨；秋季涼爽，陰雨連綿；冬季寒冷，雨量稀少。多年平均氣溫介于 4 9 之間，無霜期 90 150天，冰凍期 4 5 個月 ,凍土厚 100年均降雨量為 440 650 毫米，均值 米。 筑材料 河道整治工程，主要建筑材料是塊石、砂、水泥和少量砼粗骨料。石料供應主要來源為潘家坂石 料廠。潘家坂石料廠位于 *縣圪洞鎮(zhèn)潘 39 家坂村，石料廠的塊石儲量可滿足施工用料。料場的石料為砂巖，經(jīng)試驗硬度強度抗風化均符合要求。平均運距 20 砂子