平定县城南河河河道治理工程项目

平定县城南河河道治理工程 可行性研究报告 1.项目区概况 1.1地理位置 平定县位于山西省中部东侧，太行山西麓的山间盆地之中， 是三晋门户，晋冀要冲，地处太原、石家庄两个省会城市的中间 位置，石太铁路、太旧高速公路、207、307 国道穿境而过。地理坐 标介于北纬 33043737，东经 1132611403之间，东西长 53km，南北宽 44km，总面积 1394km2。 1.2地形地貌 平定县位于山西省中部东侧，太行山西麓中段，属典型的土 石山区，境内山大沟深，沟壑纵横，土壤贫瘠。区内山多川少崎岖 不平，特点是四周较高，中间的桃河、温河流域地势较低。最低点 为娘子关下游的绵河河谷海拔 360m，最高点为冶西西部的七千 寨，海拔 1537m。一般地区海拔 600-1000m。境内所有山脉均属 太行山系。南川河西部地区切割轻微，地形较平坦，黄统岭和潺 泉以西地区、巨城以下温河河谷和岩会以下桃河河谷地区，切割 强度较大，地形陡峭，地势险要，特别是娘子关一带地势极为险 要，为天然军事要地，历来兵家必争之地。娘子关口下石碑上用 下面一句话描绘了娘子关一带的险要地势。崎岖行旅尤艰，举步 然则畴颠，危之失足，谁不触目惊心。 平定县地貌形态按成因可划分为溶蚀构造、构造剥蚀、剥蚀 2 构造、侵蚀堆积四大类。 1.3气候气象 平定县位于内陆平原，山脉连绵，气候变化受地理环境影响 很大，一年中均在季风控制下，气候干燥寒冷，春季干旱，夏季炎 热，冬季寒冷，四季分明，属暖湿带大陆性气候。 春季由于蒙古高压逐渐衰退，太平洋副热带高压向西发展， 境内频繁出现西北低压槽，气温回升快，昼夜温差显著，冷暖年 际变化也较大，春旱比较严重，风沙天气较多。 夏季受大陆低气压控制，太平洋副热带高压向华北楔入控制 县境，日照时间长，辐射强度大，气温较高，降水比较集中，季降 水量约占年降水量的 70%左右。 秋季、冬季蒙古高压发展并控制本县，气温降低，雨量骤减。 1.4水文条件及暴雨洪水特性 平定县境内位于内陆高原，山脉连绵，气候变化多，地理环 境的影响很大，一年中多在季节控制下，气象干燥寒冷，四季分 明，属暖湿带大陆性气候。多年平均气温 10.5，无霜期在 170 天。全年总日照时数为 2787 小时，年平均降雨量 537mm，降雨 总趋势是由东北向西南递增，东北部最少，年降雨量在 450mm 左右，西南七岭山地最多，为 600650mm，其它地区均在 550mm 左右。冬季降水量最少，占平均降水量的 2.7% ，夏季雨 量最大，占年均的 66.5%左右，夏季雨势强，但降水利用价值低。 3 1.5降水量及其分布 受东亚季风环流影响，本地区降水量存在明显的季节性变化。 冬季受干冷的蒙古极地高压控制而少降水；春季高压势力减弱， 本地区处于东北、西南向半稳定的气流辐合带上，因无充沛的水 汽，降水量仍不多；夏季太平洋副高势力加强，向北推进，迫近我 国海岸，盛行东南季风，为平定地区带来太平洋充沛的水汽，是 主要降水季节，在某些环境形势下，西南季风侵入华北上空，从 印度洋带来赤道海洋湿气流，是夏季又一水汽来源，在有利天气 形势下，也能产生大量降水；还有一种太平洋水汽输送路径，即 由西进台风送入我国西南地区，在适当的环境形势引导下转向北 进，由南或西南方向入境影响本区，和本地暴雨天气系统组合而 产生大量降水。 平定县多年平均降水量的空间分布是：县城以东从北到南降 水量变化在 510550mm 之间，边境从北到南降雨量都在 530- 535mm 之间，巨城及平定至 张庄以东约为 530550mm 之间，其 中岔口乡西北和石门口为中心有两个小的低值中心约 510mm， 是由于东南方来的水汽翻过太行山门槛后气流随地形下沉所致。 平定以西地形抬升 600m，降雨量从东锁簧开始增加，至南阳胜 形成全县降水量高值中心降水量约 600mm，至西南边境又降到 约 500mm。降雨量的年内分配：从气候成因上主要集中在夏季。 7、8 两个月降水约占年降水量 50%左右，6-9 月四个月降水量一 般占到 70-90%。 4 1.6社会经济 行政区划情况，人口数量及分布情况：平定县共辖 2 个乡 8 个镇 318 个行政村，总户数为 11.08 万户，总人口 31.62 万人，其 中农业人口 25.0476 万人，非农业人口 6.4071 万人，劳力 13.4 万 户，人口自然增长年 1.7，冠山 94155 人，冶西 14784 人，锁簧 30595 人，张庄 42335 人，东回 30282 人，柏井 20045 人，娘子关 17098 人，巨城 27635 人，石门口 18178 人，岔口 20430 人，平定 城 65071 人。 区域内耕地面积、产业结构、国内生产总值及人均收入等： 2010 年全县总耕地农作物播种面积为 35.76 万亩，其中：粮食作 物 32.68 万亩，经济作物 2.86 万亩。粮食总产量 8531.9 万公斤。 主要种植玉米、谷子、高粱、薯类、大豆及其它小杂粮，全县生产 总值 223599 万元，农村居民人均纯收入 3687 元，城镇居民人均 纯收入 6280 元。 1.7水资源概况 全县境内河流均属海河流域子牙河水系，较大的温河、桃河、 南川河、阳胜河均由西向东流入绵河出境。多年平均地表径流量 为 0.363 亿 m3，东部即将出省界处露有著名的北方岩溶大泉 娘子关泉，多年平均出流量 10.76m3/s，2000 年 7.58m3/s，构成了 含水较为丰富的地下岩溶水系统。全县多年平均降雨量 550mm， 水资源总量 3.17 亿 m3，人均占有 990m3，亩均占有量 720m3，虽 5 然略高于全省水平，只有全国人均占有量的 26.6%，低于人均 1000m3的国际标准，属严重缺水的地区。 1.8 水文地质状况 全县总面积 1394km2，境内河流均属海河流域子牙河水系。 全县地下水可划分为三种类型：一是松散岩类孔隙水，总面积 24km2，主要分布在南川河的尚怡、下冶头到冠庄和阳胜河的南 阳胜，马郡头到官道沟之间的冲击河床，为我县浅层水段。二是 碎屑岩类裂隙水，总面积 135km2，主要分布在冶西、张庄两镇松 散岩类孔隙水区的上游，三是奥陶系灰岩深部岩溶水 1235km2， 总面积，占全县总面积的 86.5%，寒武系鲕状灰岩和白云岩裂隙 岩溶水零星分布于马山、神水泉、白灰一带，奥陶系灰岩岩溶隙 水分布在我县娘子关泉域。 2.河道概况 2.1城南河概况 城南河属海河流域子牙河水系，是桃河的二级支流南川河的 一级支流，发源于县城西南的后沟村，由西向东纵贯县城南部， 至木材公司注入南川河，流域面积 27.19km2，流域全长 10.1km， 平均纵坡 16，有 8 条支流，其中最大的是嘉河。 城南河保护着平定县城人口 6.5 万人、耕地 0.2 万亩、重要 交通干线 10 公里、重要企事业单位 20 多个，与全县的经济社会 发展、社会进步有着极为密切的关系，防洪效益十分显著。 6 嘉河发源于胡家庄，经大峪、小峪、西关街、水西门“西阁” 处 进入县城中心至魁星楼注入城南河，干流长 6.5km，流域面积 7.84km2，平均纵坡 10，根据 1985 年平定县城总体规划把小 峪口以上集雨面积为 3.33km2的洪水截入城南河后，嘉河集雨面 积为 4.51km2。嘉河、城南河汇合处集雨面积为 24.12km2，城南 河汇入南川河后集雨面积为 27.19km2，整个流域为砂砾黄土覆 盖，植被缺乏，年平均降雨量 550mm，雨量多集中在 69 月，占 年雨量的 66.5%，河流为季节性河流，洪水由暴雨形成。 2.2 项目区地质情况 平定县地质岩变化稳定，构造简单，岩崖较平缓，总走向北 北东，出露地源从东到西，由老而新，县内分布有云且系出露，厚 度约 370 米左右，寒武系平均厚约 110m，奥陶系岩性厚约 150 200m，石炭系分布在 县城、维社、锁簧一带，厚度为 70100 米， 二迭系分布在平定城以西至寿阳县，厚约 90110 米。中部夹有 400550 米黄色砂岩，上部覆有紫红色砂岩和页岩 500 米左右， 还有第三系和第四系，厚约 23 米和 56 米。 县城主要以含石炭系太原统砂页岩裂隙溶洞水较为丰富，第 四纪冲积层孔隙潜水次之，石炭系本系统砂页岩裂隙水及石炭二 迭纪山西统砂页岩裂隙水含水微弱。地下水主要储藏在距县城 36km 的庙沟及宋家庄一带，单位储水量达 910 公升/秒米， 平均埋深在 100 米以下。在该地区的南川河，河床砂砾石层深 7 1015 米，沿河上游砂质页岩地下水相当丰富，静储量为 1134m3，动储量为 3901.8m3，可见冲积层潜水是本区的主要水源 之一。 3.工程任务和规模 3.1社会经济概况和工程建设的必要性 3.1.1社会经济概况 项目区共涉及平定县城及冠山镇的 8 个行政村，共 8027 户、 38369 口人，劳动力 6974 个，现有耕地面积 4581 亩。区内 2010 年农业产值 67834 万元，生产粮食 927 万 kg，农民人均纯收入 7070 元。 3.1.2河道治理现状及存在的主要问题 （1）治理情况 城南河纵贯县城南部，是平定县城的主要河流，与全县的经 济社会发展、社会进步有着极为密切的关系。根据 1985 年平定 县县城总体规划，在随后几年我县陆续改造完成了城南河化肥 厂至职高河段，长 4 公里；1999 年又实施了城南河二期工程即职 高至河头段，长 1.1 公里；但标准较低，不能满足 20 年一遇洪水 标准。 （2）河道现状及存在的主要问题 近几年，由于经济飞速发展，沿河高楼崛起，人口增多，河道 中的生活垃圾、建筑垃圾等人为设障非常严重，但资金有限，清 8 障维护不彻底，对河道安全行洪带来极大隐患，严重威胁县城人 民的生命财产安全。目前，城南河多段水毁严重，此外部分河段 人为设障、堆积弃渣、生活垃圾等造成河道堵塞，致使河段不通 畅；有的河段严重堵塞，完全丧失行洪能力。 3.1.3工程建设的必要性 经过多年治理，项目区防洪除涝工作已取得巨大成绩，但由 于自然地理特点和经济社会条件限制，防洪减灾体系尚不完善， 防洪能力偏低，防洪保护区的防洪标准与社会和经济发展的要求 还不相适应。 随着经济的快速发展，社会的不断进步，资产与财富也在快 速积累。人民群众对于提高防御洪涝灾害的能力，享有防洪安全 保障的要求不断提高。 项目区河段的这一现状与两岸群众生命财产及社会经济发 展越来越高的防洪保安的要求形成了十分尖锐的矛盾。对河道进 行彻底整治，解决河道两岸的防洪问题已势在必行，刻不容缓。 3.2河道整治指导思想和规划原则 以邓小平理论和“三个代表 ”重要思想为 指导，以科学发展观 为统领，针对北川河突出的洪涝问题和防洪最薄弱环节，以保障 人民群众生命财产的安全为根本，以提高城乡防洪减灾能力为目 的，以河道疏浚防护等工程措施为手段，通过河道治理，保障区 域防洪安全和粮食安全，促进社会主义新农村建设，支撑区域经 9 济社会可持续发展。 3.3城南河河道工程建设内容 3.3.1河道治理任务 工程建设范围为后沟村至城南河出口，全长为 6100 米，主 要建设内容为：河道疏浚 6100 米，新建浆砌石堤防 200 米，维修 加固堤防 200 米。 3.3.2防洪标准及工程等级 根据防洪标准（GB5020-94）及堤防工程设计规范 （GB50286-98）规定，确定城南河防洪标准为 20 年一遇。 3.3.3河道防洪分析 暴雨、洪水特性及时分布 城南河流域内洪水主要由暴雨形成，暴雨的时空分布极不 均匀，持续时间一般小于 24 小时，超过三天的比较罕见，据平 定气象局统计资料，24 小时降雨量占三日雨量的 80%左右。洪 水均由暴雨形成，流域内山高、坡陡、流急、暴雨强度大，洪水汇 流速度快，来势猛，流速大，洪水暴涨暴落，峰高量大，历时短， 最大洪水大多发生在 7、8 月份，而最大 24 小时的洪水大多发生 在 8 月份，由于流域河道纵坡大，汛期洪水往往携带大量卵石、 块石等推移质泥沙。 10 设计 24 小时暴雨计算 由于流域面积小，汇流时间短，所以可忽略暴雨在流域上的 不均匀性，着重研究短历时造成洪峰的暴雨特性。 设计暴雨的计算以 24 小时为控制点，根据山西省暴雨洪水 计算实用手册得知，平定县位于山西省暴雨洪水计算实用手 册划分的东区，最大 24 小时暴雨均值为 72mm，变差系数 Cv=0.62，并取得 Cs=3.5Cv。流域面积小，降雨量不进行点面折算， 则 P=5%的降雨量 H24=161.3mm，并且在计算洪峰、洪量时，采 用晋中地区水文计算手册中的经验公式比较符合实际。 设计洪水计算 河头村口断面流域面积 8.94km2，流域长度 3.65km，流域比 降 36。洪峰流量按山西省暴雨洪水计算实用手册的经验公 式计算。 经验公式：Q p=C1H24PF2/3 Qp不同频率下的洪峰流量（m 3/s） C1洪峰流量的地理参数。按照山区考虑 C1取 0.18 H24P不同 频率最大 24 小时降雨量（mm） 设计洪量计算 洪量及设计暴雨推求，经验计算公式如下： 11 Wp=KH24PF Wp某一 频率的洪水 总量（万 m3） K洪量经验公式参数，按地貌类别查 H24P某一 频率的最大 24 小时暴雨量（ mm） 城南河河头村段以上洪水计算成果 经过洪水分析计算，城南河化肥厂出口段 20 年一遇的洪 峰流量为 125.06m3/s。 4.工程设计 4.1 设计依据 4.1.1 设计依据 1、中华人民共和国国家标准防洪标准GB50201-94； 2、中华人民共和国国家标准 SL44-93水利水电工程设计洪 水计算规范； 3、中华人民共和国行业标准公路工程水文勘测设计规范 JTGC30-2002； 参数 河段名称 不同频率 （%） 降雨量 （mm） 洪峰 洪量 洪峰 m3/s 洪量 万 m3 化肥厂城南 河出口 P=5% 161.3 0.18 0.029 125.06 36.05 12 4、中华人民共和国国家标准堤防工程设计规范GB50286- 98； 5、中华人民共和国行业标准城市防洪工程设计规范； 6、中华人民共和国水利行业标准 SL379-2007水工挡土墙 设计规范等。 4.1.2 设计标准 根据防洪标准（GB5020194）及堤防工程师设计规范 （GB5028698）中的 规定，设防标准如表 41，按 20 年重现期 设防。 表 41 4.2河头村段河道设计 4.2.1 设计标准为 20 年一遇洪水标准 4.2.2 河床糙率参照水力计算手册中的天然河床河道糙率表， 结合 1985 年平定县城总体规划中治理城南河的设计方案，糙 率取 0.025。 4.2.3 城南河河头村段以上河道纵坡比降 i=0.0125 4.2.4 设计断面采用梯形，边坡系数取 0.33 4.2.5水力计算采用明渠均匀流公式： 分段 防护等级 防洪标准 洪水重 现期（年） 堤防级别 治理段 20 4 13 Q=C Ri 式中：Q设计流量（m 3/s），采用 P=5%时洪峰流量 Q5%=m3/s。 过水断面面积（m 2） R水力半径（m） i河道比降 =（b+mh）h b河道底宽（m） h计算水深（m） R= x湿周(m) x=b+2h 21m m边坡系数取 0.33，c= Rn16 n河床糙率 n=0.025 v=c Ri v流速（m/s ） 4.2.6河头村计算成果见下表 14 城南河河头段水力计算成果表 经计算，河头村段河底宽为 8m，堤防边坡系数为 0.33 时， 设计水深为 2.4m。 4.3堤坝高度计算 堤坝高度按设计水深加堤坝超高。 Y=R+e+A Y堤坝超高（m） R设计波浪爬高（m） e设计风壅坝水高度（ m） A安全加高（m）；四级堤防安全系数取 0.5m； 当 m=1.55.0 时，按下式计算： Rp= LHmKpvx21 当 m1.25时，按下式 计算 Rp=KKvKp 式中：R p频率为 p 的波浪爬高（m） 河段 P Q1 (m3/s) b (m) h (m) (m2) X (m) R (m) C V (m/s) Q2 (m3/s) 城南河 头村段 P=5% 125.06 8 2.4 21.1 13.054 4 1.616 3 43.332 5 6.159 129.96 15 K斜坡糙率及渗透性系数 Kv经验系数,据 V/ 查表（GB50286-98 表 C.3.1-2）得gd 1.28 Kp爬高频率换算系数，按（GB50286-98 表 C.3.1-3） 确定 K5%=1.94 V汛期（69 月）多年平均最大风速，取 17.65m/s m斜坡坡率 m=0.33 堤前波浪的平均波高（m ）取 0.2H Ro无风情况下，光滑不透水护面（K =1） =1m 时高值（m），按（GB50286-98 表 C.3.1-3）确定。 Ro=1.345、Ro=1.24、2.20； R5%=1.281.940.3310.2=0.163m 经计算 P=5%时，风浪爬高为 0.16m，本工程堤防设计中，经 验风壅水面高度忽略不计。故选择堤防安全超高值为 0.7m。 4.4确定城南河河头段断面尺寸 该段河道底宽 8m，水深 2.4m，加安全超高 0.7m 后，河坝高 度为 3.1m，由于河头 村下游堤防高为 3.5m；为了与下游合理衔 接，该段河堤高为确定为 3.5m，边坡为 0.33。 4.5堤坝设计 为了防止河坝下沉，坝底设 1.51.5 浆砌石基础，设计坝高 3.5m，坝顶宽 0.5m，迎水面坝坡取 0.33，为了防止河道冲刷，减 16 小糙率，增大过水能力，河底铺设 0.3m 厚浆砌石基础。 4.6沉降缝 为防止河道断面不均匀沉降，间隔 20m 设沉降缝一条，沉 降缝用 2cm 厚沥青木板制作。 4.7排水孔 为减小地面对坝体压力及地面排水，坝面设排水孔两排，成 品字形排列，间距 10m，孔径 0.10.1 平方米。 4.8勾缝 石墙及浆砌石坝底勾缝应保持切合的自然缝坝体为凸缝， 渠底为平缝，勾缝选用 1：2 水泥砂浆。 4.9 河头村新建堤防工程 根据以上水力计算成果，河头村新建堤防高为 3.5m，左右岸 长度为 200m，工程量 为 0.1 万方，投资为 24.12 万元。 5.清淤疏浚工程设计 5.1清淤疏浚工程遵守了以下原则。 河道行洪能力达到 20 年一遇防洪标准。 设计河道清淤要尽量与上下游进、出口河段平顺连接，尽量 维持河道自然坡度。不对河道作过多挖填，不过大改变河道自然 纵坡。 17 对河道内部分地段进行裁弯取直，疏浚后的河底高程需满 足现有桥梁基础的防护。 对河道内已有的但未经河道管理部门及防汛部门批准的影 响行洪的建筑物予以拆除。 5.2河道清淤疏浚规模 城南河河头至出口段总长度为 6.1km，尤其是职高至出口段， 是人口密集地，河道生活垃圾、建筑垃圾堆放严重，使河道泄洪 不畅，部分河段损坏严重，对河道安全行洪带来极大隐患，严重 威胁着县城人民的生命财产安全，需要对城南河河头至城南河出 口段 6100 米进行平整疏浚。按平均厚度 0.25m，工程量为 1.25 万 m3，按 25 元/m 3计，投资为 31.25 万元。 6.部分河段维修加固工程 城南河中游职高化肥厂段共有长 200m 的河坝损坏严重， 需维修加固，工程量为 0.05 万方，投资为 12.06 万元。 7.工程管理 7.1施工组织管理 城南河中游紧靠县城，城镇居民密集，厂矿集中，地位及其 重要。工程施工应选择有专业经验的施工队伍，严把质量关。为 保证河坝质量，施工期间，平定县水务局安排专人进行监督。 7.2工期 18 工期安排为 2012 年 4 月2012 年 11 月，总工期为 8 个月。 8.工程预算 本工程为河道整治工程，工程建设范围为平定县县城的城南 河全线，全长 6100m，工程以 20 年一遇洪水标准设计，堤防等级 为 4 级，主要建设内容包括:河道清淤 6100 m、浆砌石河堤 200m(河头 村段), 维修加固 200 米。 8.1投资估算编制原则和依据 水利建筑工程预算定额、 水利水电安装工程预算定额、 水利工程施工机械台时费定额、 水利工程设计概（估）算编制规 定。 8.2基础单价的计算依据 人工预算单价根据水利工程设计概（估）算编制规定中 2002 年的人工工资为基础，参照现时社会工资确定人工预算单 价为：工长：17.00 元/ 工时；高级工：10.50 元/工时；中级工：9.00 元 /工时；初级工：6.00 元/ 工时。 施工机械台时费预算单价根据水利工程施工机械台时费定 额中 2002 年的施工机械台时费预算定额，参照现时社会施工机 械台时费确定。 材料价格由当地材料销售单位调查得出。 有关费用的费率按照水利工程设计概（估）算编制规定确 19 定。 8.3工程预算成果 8.3.1 工程总工程量为 1.4 万 m3，其中：新建堤防 0.1 万 m3，河床 疏浚 1.25 万 m3，河道维修加固 0.05 万 m3。 8.3.2 工程量投工 0.84 万工日，其中;工长 0.15 工日；中级 0.3 工 日；初级 0.39 工日。 8.3.3 工程总投资 67.43 万元。其中：新建堤防工程 24.12 万元； 河道疏浚工程 31.25 万元，维修加固 12.06 万元。 9.结论与建议 9.1效益分析 9.1.1 综合效益评价 本次治理的城南河河头城南河出口段，河道长为 6.1km， 保护范围涉平定县城口 3.5 万人、0.305 万亩耕地、10 公里重要 交通干线、20 多个重要企事业单位等。与全县的经济社会发展、 社会进步有着极为密切的关系，防洪效益十分显著。采取的工程 措施包括河道清淤、堤防加固修整、堤防修筑等。从总体上看，规 划实施将实现以下主要目标： 1）提高河道整体防洪能力 城南河是平定县城的一条主要河流，虽然经过多年的治理， 仍有部分河段堤防不能能够满足防洪标准的要求，加之整个河流 20 堤防体系尚不完备、上下游防洪标准衔接不当、河道管理机制的 不完善、投入严重不足等，许多重点河段的堤防建设仍然无法满 足防洪要求，再加上河道淤积、乱倒垃圾等，使得河道的实际行 洪能力受到很大影响，形成诸多安全隐患。今年，对桃河龙庄 上盘石段河道规划治理，规划实施后，将会显著提高和改善相应 河段堤防的防洪标准及河道的行洪能力，使洪水宣泄更加顺畅、 更加安全，为河道周边城镇、厂矿和基础设施提供了安全保障。 2）保障区域经济社会发展 河道治理是区域自然环境治理的一项重要基础工程，与周边 区域的经济社会发展要求息息相关。本次规划将有效防御洪水与 安排好洪水出路紧密结合，并突出了与城镇发展、重要企业的防 洪要求相结合，一方面保障了防洪安全，另一方面也为周边的城 镇、基础设施的建设和发展创造了良好的基础，为区域经济社会 的可持续发展起到了重要的支撑作用。 3）改善河流生态环境 城南河在平定县有着重要的环境功能，是当地生活、工业污 水的主要接纳区，并主要通过河道径流的形成来实现河道的自我 净化能力，以维护其生态功能。由于近年来城镇建设和工业企业 的快速建设和发展，沿河产生的大量污水基本上都直接排入河道， 大量的城市垃圾违法倾倒，阻碍了河道的正常径流通道，使河道 的自我净化能力不断衰减，河流生态环境不断恶化。本次近期规 划实施后，通过清淤疏浚、整治河岸等措施，将有效改善治理河 21 段的自然径流条件，促进了河道自我净化能力的恢复。同时，通