洪水河堤防及河道治理工程设计报告.doc

1 1 1 综合说明综合说明 1.11.1绪言绪言 酒泉市肃州区位于甘肃省河西走廊中段，是丝绸之路上的重要历史文 化名城，自西汉置郡至今已有2100年历史。2010年年底全区总人口46万人， 其中城市人口18.26万人，是酒泉市政治、经济、文化中心。 洪水河位于酒泉市城区东南， 79 月的河道行洪期间，历年遭受洪 水灾害。在地方财政困难的条件下，通过政府组织群众投工投劳、水务部 门防汛资金补助等方式，于上世纪 70 年代未，80 年代初开始陆续在洪水 河西岸田园子段修建浆砌石护堤防 4.22km，在洪水河东岸沙河至牌路段修 建干砌石灌浆护面堤防 5.3km，为肃州区城区、城郊工矿企业、下游农村 的防洪防洪发挥了重要作用。在工程运行中，地方政府、水务部门年年进 行维修和险工险段的处理，但因已建堤防受建设资金的制约，防洪标准低， 基础埋深浅，长期受洪水冲淘，堤基破坏严重，堤身坍塌，现状工程已不 能正常发挥防洪功能，加之两岸修筑的砂堤间断不连续甚至部分地段无堤 防等问题，洪水对城区、沿岸工矿企业、下游乡镇居民、耕地的安全已构 成严重威胁。曾在 1996 年洪水河洪峰流量达 188 m3/s，洪水持续 5h，冲 毁天园子段左岸防洪堤 260 m，致死 2 人，伤 1 人，造成直接经济损失 230 多万元。 根据甘肃省水利厅关于编制2013-2015年第一批中小河流治理项目 初步设计报告的通知 （甘水建管发2011614号）文件精神，肃州区水务 局委托我院编制完成了甘肃省酒泉市肃州区洪水河堤防及河道治理工程 2 初步设计报告 ，主要内容为建设洪水河兰新铁路桥以北堤防25.374km， 其中左岸建设堤防11km，右岸建设堤防14.374km，河道总长13.47 km。 1.21.2水文水文 1.2.11.2.1流域概况流域概况 洪水河为讨赖河一级支流，河流发源于祁连山系托莱山北坡、走廊南 山南坡，发源地海拔高程4904.80m，发源地终年积雪，有冰川分布。山口 以上山势陡峻，河道比降大，沿河有小陇孔河、臭水沟、南过陇、羊龙河、 黑水河、萨木尔河、三岔口河汇入，河流自东南流向西北，至古浪峡口折 向北，于佛洞庙流出山口。洪水河流经洪水河灌区、酒泉市肃州区城东南 等地，消失于耕地之间。洪水河全长约130km，佛洞庙以上为上游，新地 水文站以上流域面积为1581km2。 洪水河多年平均径流量23935万m3，P=50%年径流量23399万m3（1978年） ，P=75%年径流量19520万m3（1992年）,年径流平均流量7.59m3/s。 1.2.21.2.2气象气象 项目区位于祁连山北麓山区以及出山口以下的平原区，该区域光热充 足，干旱严重，属温带干旱气候，具有冬季寒冷，夏季炎热，干旱少雨， 春季多大风的特点。根据酒泉市气象局气象资料分析得工程区多年平均气 温7.3，极端最高气温38.4，极端最低气温-31.6，最大24小时降雨 量21.7mm，最大1小时降雨量19.8mm，年均降水量85.3 mm，主要集中在 69月，占年降水量的69%，蒸发量2148.8 mm，平均风速2.4 m/s，最大 风速26 m/s，风向多西北风，最大冻土深1.32 m。 1.2.31.2.3设计洪水设计洪水 酒泉市肃州区境内洪水河上设有新地水文站，始建于1947年8月，新 3 地水文站作为洪水河的国家基本水文站，承担洪水河径流资料收集任务， 该站采用流速仪测流，测验精度满足国家相关规范要求，资料经甘肃省水 文水资源勘测局整编刊布，基础资料可靠。 根据新地水文站的历史洪水19572009年实测历年最大洪峰流量系列 资料和甘肃省洪水调查整编资料，经加入洪水系列计算分析得，洪水 河运煤专线大桥以南50年一遇洪峰流量为522m3/s（P=2%） ，运煤专线大桥 以北50年一遇洪峰流量为534m3/s（P=2%） ；运煤专线大桥以南10年一遇洪 峰流量为308m3/s（P=10%） ，运煤专线大桥以北10年一遇洪峰流量为 315m3/s（P=10%） ；5年一遇洪峰流量为,20m3/s（P=20%） 。 1.31.3工程地质工程地质 洪水河属黑河水系，发源于祁连山北麓，洪水河全长约 130km，洪水 河出山后横穿祁连山山前第四纪冲积平原，洪积平原为戈壁化的卵石滩， 地形平坦，开阔、地势由南向北倾斜，河床地层均由第四季洪积形成卵石 构造，地层结构单一而且厚度深。 项目区出露地层岩性为全新统洪冲积砂卵砾石层。两岸的 I级阶 地上覆盖为厚 25m 砂质壤土层。治理河段沿岸出露的地层岩性主要为第 四系（）不同成因的堆（沉）积物，主要有上更新统洪冲积砂卵砾石层 （Q3pla1） 、全新统洪冲积粉砂质壤土层（Q4plal） 、全新统洪冲积河床砂 卵砾石层（Q4plal）等。 工程区微地貌较为简单,主要为冲洪积倾斜平原地貌及河谷地貌。洪 水河河谷地貌较为完整，河床、河漫滩及阶地等发育。兰新铁路至引讨济 洪渠穿河隧洞，两岸阶地呈阶地自南向北尖灭态势，至引讨济洪渠阶地消 4 失。引讨济洪渠至 312 国道，主流不稳定，常左右摆动，河床发育不完善， 主河槽与河漫滩、阶地不明显。 根据 2001 年国家发布的 1/400 万中国地震动参数区划图（2001， GB183062001） ，项目区地震动反应持征值 0.4S，出山口以下平原区地 震动峰值加速度 0.15g，基本烈度为度，建筑物按度设防。 1.41.4工程任务和规模工程任务和规模 本次拟建的洪水河河道治理工程的主要任务是新建、改建防洪堤，提 高洪水河河道行洪安全，从根本上解除洪水对肃州区城区、沿岸工矿企业、 村庄及农田的危害，保障全区经济社会的持续发展，起到防洪、减灾和保 护环境的重要作用。 该工程左岸保护肃州区城区及沿岸乡镇共计人口 30.83 万人，右岸总 寨镇、铧尖乡的农庄与耕地，防护人口 13.2 万人，保护耕地 5.9 万亩。 根据防洪标准 （GB5020194） ，左岸防洪等级为级，防洪标准为 50 年一遇洪水设计，防洪堤工程等级为 2 级。右岸防洪等级为级，防洪标 准为 10 年一遇洪水设计，防洪堤工程等级为 5 级。 1.51.5工程布置及主要建筑物工程布置及主要建筑物 洪水河河道治理工程布置本着既节约投资，又能起到防护的作用，堤 线力求平顺，各堤段平缓连接；尽可能利用现有堤防和有利地形，根据洪 水推移质大，河床纵坡陡的实际，堤防间距在参考已建工程经验的基础上， 裁弯取直，以稳定河床为主，力求不束窄河道；堤线与河势流向相适应， 并与洪水的主流线大致相平行，堤线布置与沿岸城乡近远期发展规划相结 5 合、相互协调一致，避免工程重复建设和改造。 本次拟建的洪水河堤防及河道治理工程位于洪水河兰新铁路桥以下 13.47km 范围内，本工程共建设堤防长 25.374km，其中左岸建设堤防 11km，右岸建设堤防 14.374km。 洪水河左岸建设堤防 11km，其中新建 9.25km（桩号 0+000- 1+870、6+090-12+170、12+170-13+470） ，改建 1.75km（桩号 2+790- 4+540） 。 洪水河右岸建设堤防 14.374km，其中新建 9.05km（桩号 0+000- 7+750、13+074-14+374） ，改建 5.324km（桩号 7+750-13+074） 。 1.61.6 工程管理工程管理 肃州区洪水河堤防及河道治理工程由肃州区水务局负责工程的前期工 作，工程实施时，将报请肃州区政府成立肃州区洪水河堤防及河道治理工 程建设项目部作为项目法人单位，负责工程建设。工程建设严格实施项目 法人制、工程监理制、招标投标制、合同管理制。工程建成后，移交洪水 河水管所维护管理，不再另行成立管理机构。 1.71.7 施工组织设计施工组织设计 该工程位于酒泉市肃州区城区以南的洪水河两岸，距肃州城区约 15km。工程区有高速公路、312 国道和兰新铁路通过，交通便利，并在嘉 玉电网覆盖之下，通讯畅通，工程施工条件较好。 施工用水主要从现有沿河灌溉溉渠道取水，水源水质经监测满足施工 水质标准，不会对砼产生腐蚀，在农业引水灌溉高峰期，河道干枯，可利 用附近渠道和修建临时蓄水池蓄水。工程项目建设区下游沿岸有居民点， 6 为施工用电创造了条件，减少临时线路的架设长度，护坡 C15 砼浇筑用电， 需沿两岸架设 380v 临时线路，线路采用逐段架设，因此不需要架设变压 设施。施工所需的水泥由嘉峪关市水泥厂采购，5t 自卸汽车运输至工地， 工程平均运距 38km，其它材料在肃州区就近采购，平均运距 15km。 本工程主体工程主要为砂砾石填筑、砂砾石开挖、C15 砼现浇护面工 程等，工程比较单一，配置必要的施工机械并辅以人工即可进行施工。 施工总体布置根据本工程沿线特点，分散布置。施工人员生活区由施 工单位在安全地点自行搭设工棚，以方便施工。 本工程计划一年实施，工程建设总工期为 210d。 1.81.8 水土保持水土保持 工程区水土流失类型以风力侵蚀为主，兼有水力侵蚀。根据甘肃省多 年平均侵蚀模数等值线图，工程区多年平均侵蚀模数为 2500t/Kma，依 据土壤侵蚀分类及标准 （SL19096）属轻度侵蚀。 工程所在区水土流失较为严重，在工程建设中若不采取保护措施，将 会产生新的水土流失，但采取防治措施后，工程建设不会加重当地水土流 失，建议水保部门加强对洪水河水土流失的治理和管护，以保证工程防洪 效益的发挥。 1.91.9 环境影响评价环境影响评价 工程的建设对环境的主要不利影响有水土流失、水环境、声环境及大 气环境等，这些不利影响均属暂时的，在施工过程中可控制，使影响降低 到最低程度。 工程的建设对保护范围内农业生态环境及该地区的社会环境将产生有 7 利影响。 1.101.10 节能节能 本项目建设期能源及运行期能源消耗较低，没有高耗能设备，因此本 项目符合国家节能规范。 1.111.11 设计概算设计概算 经分析计算，本项目工程总投资 2878.67 万元，其中：建筑工程 2510.53 万元，临时工程 61.29 万元，其它费用 169.77 万元，基本预备费 137.08 万元。 1.121.12 经济评价经济评价 该工程实施后可有效地保证肃州区城区及沿岸乡镇人民群众生命财产 安全，保护区域内水利、交通等基础设施安全，控制水土流失，有利于提 高项目区农业生产条件和人民生活水平，从而实现区域经济又好又快发展。 该工程总投资 2878.67 万元，多年平均防洪效益为 370 万元。当社 会折现率为 8%时，主要国民经济评价指标经济效益费用比（BECB）为 1.01，经济净现值（ENPV）为 268.65 万元，经济内部收益率（EIRR）为 8.9 %。各项指标满足规范要求。本工程具有较好的社会效益，对肃州区 的发展有深远的影响，建议尽早实施。 1.131.13 结论与建议结论与建议 该项目实施后，可大幅提高洪水河的防洪抗灾能力，有效降低洪水对 防护区的危害，保障区内人民群众生命财产安全，促进区内工农业生产和 经济发展。 8 本项目建设的基本条件均已具备，建议上级主管部门尽快审查批复， 组织实施，及早发挥效益。 2 2 水文、气象水文、气象 2.12.1 流域概况流域概况 洪水河为讨赖河一级支流，发源于祁连山系托莱山北坡、走廊南山南 坡，发源地海拔 4904.8m，终年积雪，有冰川分布，植被较好。托莱山冰 川和走廊南山雪山冰川区共有较大冰川 216 条，冰川面积 130.84km2，总 冰储量 53.263 亿 m3，多年融冰量 0.981 亿 m3。占到河道多年径流量的 35%。洪水河自源头以泉水、融雪水积聚，逐渐形成溪流，沿河谷自东南 流向西北，沿河有小陇孔河、臭水沟、南过陇、羊龙河、黑水河、萨木尔 河、三岔口河汇入，至古浪峡口折向北，于佛洞庙流出山口，河流出山口 后自南向北流入洪积扇面，由于渗漏的增加，部分径流转为潜流，部分径 流以地表形式流向下游，至洪积扇前缘 312 国道处以下河道潜水逐渐以泉 水形式出露，潜流溢出与地表水复归河道，进入洪临灌区临水片，在灌区 河流改称临水河，河流流经灌区后在三墩镇以东余水汇入讨赖河，最后流 入鸳鸯池水库，经鸳鸯池水库、解放村水库调蓄和灌溉引水，消失于灌区 末端。 洪水河佛洞庙以上河段山势陡峻，河道比降大，该河段比降约 1/201/400，流域上游深入祁连山区，地势较高，降水量多，同时有高 山积雪与现代冰川分布，气温低，蒸发较弱，降水易形成径流。河流在到 达出山口时水量最大，出山口以后，因渗漏、蒸发损失和人工引用等，水 9 量逐渐减少。洪水河的下游为酒泉盆地，地势南高北低，为径流消耗区。 整个洪水河全长约 130km，全流域面积约 2230km2。在出山口佛洞庙下游约 2km 处设有新地水文站，新地水文站以上河长 63.0km，流域面积 1581km2，多年平均年径流量 2.47 亿 m3，是肃州区工农业和城乡人民生活 用水的主要水源。 洪水河流域深居内陆，降雨稀少，降雨基本消耗于蒸发。除大暴雨外， 一般均不能形成地表径流。河川径流以地下潜流溢出补给和冰川融雪补给 为主，四季变化比较显著。 2.22.2 气象气象 2.2.1 气象站基本情况 洪水河流域有多个部门设立的气象观测站，水文部门设立有新地水文 站，观测降水等气象要素；气象部门设立有酒泉气象站，该站为国家基本 测站，观测项目齐全，整编符合规范，资料年限较长。酒泉气象站距该项 目区较近，因此确定酒泉气象站作为洪水河堤防气象设计代表站。 2.2.2 气象特性 洪水河流域位于河西走廊腹地，地处蒙新荒漠地带，远离海洋，地理 纬度和海拔较高，属内陆河流，流域内气候类型属典型的大陆性气候，气 象特征为：气候干燥降水少，蒸发强烈日照长，冬冷夏热温差大，秋凉春 旱多风沙。 流域内年降水量在空间分布上为南多北少，随着高程的增加而增大。 受地形影响，上游祁连山区降水多，下游灌溉平原降水少，山区年降水量 一般为 150180mm 左右，平原区在 100mm 左右。 10 降水在时间分布上分配也不均匀，夏季（68 月）雨量集中，冬季 （102 月）雨雪稀少。山区气温低，灌区气温高，年平均气温随海拔高 度增加而降低。蒸发与气温的分布特点相同，年平均蒸发量随着气温的增 高而增大。山区气温低蒸发量小，灌区气温高，蒸发量大。 2.2.3 气象要素特征值 根据酒泉市气象局气象资料分析得工程区多年平均气温7.3，极端 最高气温38.4，极端最低气温-31.6，最大24小时降雨量21.7mm，最 大1小时降雨量19.8mm，年均降水量85.3 mm，主要集中在69月，占年降 水量的69%，蒸发量2148.8 mm，平均风速2.4 m/s，最大风速21 m/s，风 向多西北风，最大冻土深1.32 m。春季沙尘暴，夏季干热风，是本区的主 要灾害性天气。有关气候要素见表21。 11 酒泉气象站气象要素统计表 表 2-1 月份 项目单位 一二三四五六七八九十十一十二 年 平均气温 0C -9.7-5.91.89.415.620.121.820.7157.4-1.2-7.97.3 平均最高气温 0C -2.31.69.517.222.927.228.72822.615.46-0.814.7 平均最低气温 0C -15.6-12.1-4.42.38.212.614.8148.51.2-6.5-13.30.8 极端最高气温 0C 10.715.223.330.233.636.138.437.532.22917.917.338.4 极端最低气温 0C -28.6-31.6-20.7-10.6-3.42.47.76.4-3.6-9.4-24.2-27.4-31.6 降水量 mm1.62.435.39.110.720.617.110.51.81.91.385.3 蒸发量 mm34.357.3146.4256.9316.7312.5292.7273.3207.514570.435.92148.8 日照时效 h218.2207.7235.8258290.3291.3281.3283.5267.4267.8223.9208.33033.4 相对湿度 %55494035354252504744495746 最大风速 m/s20202223.726222016.714.31818.719.326 平均风速 m/s22.32.73.22.72.62.22.12.12.12.322.4 最大积雪深度 cm9147400000510914 最大冻土深度 cm125130132964000094082132 备注蒸发皿 为 20mm 蒸发量资料 12 2.32.3 水文站基本概况水文站基本概况 洪水河干流自 1947 年 8 月开始设有水文站，站址多次变迁。测 站沿革如下：1947 年 8 月1951 年 6 月为新地坝站；1956 年 9 月1959 年 3 月为新地站，在鼓楼涧峡下观测；1959 年 4 月 1 日站 址断面上迁 5km，更名为新地炭山子站；1962 年 1 月 1 日站址下迁 10km 站名为新地站，同年 5 月停测。1965 年 5 月恢复观测至 1975 年 12 月底停测。1976 年初迁至现址观测至今，汇水面积为 1581km2，现属甘肃省水文水资源勘测局管辖。该站为国家基本水文 站，测站资料可靠，精度较高，资料系列较长，可作为本项目水文 分析设计依据站。 本次洪水河堤防建设项目由于 1957 年以前的资料不完整，且精 度较差，本次舍弃不予采用。 2.42.4 径流径流 2.4.1 径流特性 径流主要由流域降水和冰雪融水补给形成，径流年内分配据洪 水河新地水文站实测多年平均径流资料分析，径流年内变化每年 46 月，随气温上升，冰雪融化，河道出现春汛，径流量约占全年 径流量的 26.3%；79 月大气降水相对较为集中，强度较大，为一 年中的主汛期，径流约占全年径流量的 70.5%； 10 月气候变冷、降 水减少、河流水量也随之减少，径流占全年径流量的 3.2%。11 月至 翌年 3 月，河道封冻基本断流。 2.4.2 年径流系列的插补延长 13 本次洪水河堤防建设项目收集有新地水文站 1957 年1961 年、 1965 年2011 年 n=51 年“新地坝渠和河道合成流量”资料，该资 料为还原后的新地水文站断面的天然径流资料，本次设计中对此进 行了分析认为还原成果可供使用。为使年径流资料资料系列连续完 整，对缺测的 1962 年1964 年年径流量系列插补如下：绘制干流 冰沟水文站与支流新地水文站同期年平均径流量年际变化过程对照 图，上、下游变化相应较好，具有一定的相似性。经同期年径流量 相关分析计算，关系尚可，因此，选用冰沟水文站为参政站来插补 延长新地水文站缺测年份的径流系列。 2.4.3 年径流系列代表性分析 根据整编及插补的 1957 年2011 年 n=55 年连续系列的洪水河 新地水文站年径流量资料，点绘多年年平均径流量时序过程线（图 21）和多年年平均径流量差积曲线（图 22）可以看出在 55 年 资料中丰、平、枯交替出现，且有较明显的周期性； 根据代表期 应包含丰、平、枯参数比较稳定的原则，说明新地水文站 1957 年2011 年年径流系列具有一定的系列代表性。 图 21 洪水河新地水文站年径流时序曲线 14 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 1957 1959 1961 1963 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 年份（年） 年径流量（亿m 3） 图 22 洪水河新地水文站年径流差积曲线 -4.000 -3.000 -2.000 -1.000 0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 1957 1959 1961 1963 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 年份（年） W0差积值 2.4.4 年径流计算 依据 1957 年2011 年共计 55 年径流系列进行频率统计分析计 算，采用 PIII 型曲线适线，得到洪水河新地水文站多年年平均径 流量为 2.470 亿 m3，多年年平均流量为 7.83m3/s。新地水文站不同 保证率设计年径流成果见表 22。多年年平均径流量频率曲线见图 23。 15 表 22 洪水河新地水文站年径流成果表 设计值（亿 m3） 汇水面积 （km2） 均值 （亿 m3） CvCs/Cv 25%50%75%80%90% 15812.4700.242.02.842.422.051.961.75 2.52.5 洪水洪水 2.5.1 暴雨洪水特性 洪水河流域距海洋遥远，海洋对降水影响微弱，造成降水稀少， 气候干燥。受季风影响，时有局地暴雨发生，大面积暴雨少发生。 暴雨历时短，一般不超过一天，暴雨出现时间多在 69 月间。 洪水河的汛期有春汛和夏汛。春汛一般出现在 34 月间，历时 一个多月，由低山融雪、地下水解冻和融冰形成，所形成的洪水峰 低量小，造成的威胁不大。夏汛在 69 月间，历时三个月，由暴雨 和融雪综合形成，以暴雨为主。洪水峰高量大，峰现时间很短。新 地站实测洪水系列较长，实测最大流量 353m3/s，发生在 2010 年 7 月 28 日。本次洪水造成水毁严重，多处建筑物被破坏，道路被冲毁， 良田被淹没。 2.5.2 历史洪水及重现期 历史洪水调查值以整编刊印、经审查后的甘肃省洪水调查资 料（内陆河流域） 为依据，洪水河流域洪水调查成果见表 23。 表 23 洪水河流域洪水调查成果表 调查成果 河名段名所在地点 河长 (km) 集水面积 （km2） 年、月 Qm(m3/s) 可靠程度 16 洪水河 洪水河 出山口 酒泉县西洞公 社洪水河 91.71580 1937 1971 622 较可靠 备注调查时间为 1971 年 9 月 22 日，被调查人最大年龄 72 岁。 由上表 23 可知，洪水河流域出山口调查到 1937 年洪水为历 史特大洪水，调查洪峰流量为 622m3/s。根据调查访问概况考证，出 山口（新地水文站）1937 年洪水重现期可追溯至 1910 年，洪水重 现期从 1910 年起算至 2011 年，N=102 年。 2010 年 7 月 28 日于调查期后发生了仅次于 1937 年的次大洪水， 造成洪灾相当严重，新地水文站实测洪峰流量 Q2010 年=353m3/s。由于 2010 年次大洪水量级同 1971 年实测洪水（Q1971 年=318m3/s）相差不 是很大，本次加入实测系列进行统计。 2.5.3 设计洪水 根据新地水文站 1957 年1961 年、1965 年2011 年 n=52 年 实测洪水资料系列，加入历史洪水调查成果，按不连续系列计算统 计参数，用矩法初估统计参数，用 P型曲线适线后，得到设计 洪水成果见表 24。洪峰流量频率曲线见图 24。 表 24 洪水河新地水文站设计洪水成果表 设计值（m3/s） F(km2) 均值 （m3/s） CvCs/Cv 1%2%3.33%5%10%20% 15811680.684.0618522452398308222 2.5.4 设计洪水成果合理性分析 根据甘肃省水文图集，甘肃省河西地区讨赖河流域及邻近水系 的洪峰流量变差系数约在 0.601.40 之间。本次设计考虑了 1937 17 年特大洪水，新地水文站洪峰流量最大值与最小值之间变差增大， Cv 矩法计算值为 0.544，由参数估计理论知，矩法公式计算的变差 系数 Cv 值，一般常偏小，调整时适当加大，最终适线取为 0.68。 甘肃河西内陆河流域洪水 Cs 与 Cv 倍比多介于 3.04.0 之间，本次 设计取 Cs/Cv4.0。 综上分析，新地水文站洪峰流量设计参数：均值为 168m3/s，Cv0.68，Cs4Cv，符合地区规律，设计成果是合理的。 2.5.5 各段堤防设计洪水 由于堤防工程呈线状分布,自南向北随着堤线的延伸,其集雨面 积也相应增加。自新地水文站至国电运煤专线大桥，河道长 14km， 汇水面积增加了 79km2。本项目设计洪水兰新铁路至运煤专线大桥直 接采用新地水文站洪水，运煤专以北设计洪水采用面积比拟法加入 增加汇水面积后进行修正。 洪峰流量修正公式如下： Q设=（F设/F参）nQ参 式中：Q设设计站洪峰流量（m3/s） Q参参证站洪峰流量（m3/s） F设设计站流域面积（km2） F参参证站流域面积（km2） n经验指数。一般根据流域的暴雨衰减指数和暴雨历时 等水文特点确定。由于甘坝河河道纵坡陡，暴雨形成的洪峰历时短， 18 所以 n 取小值，0.5。成果详见表 25。 表 25 洪水河堤防洪水成果表 设计值（m3/s） 断面 F(km2) 均值 （m3/s） CvCs/Cv 1%2%3.33%5%10%20% 新地站 F=15811680.684618522452398308222 堤防 6+090 以下 段 F=1660633534463408315227 2.5.6 分期设计洪水 洪水河流域 34 月由于气温升高，冰雪融化而水量增多，偶有 春汛发生；5 月份为汛前过渡期，69 月份降雨集中，多发生洪水， 为汛期，10 月份为汛后过渡期，11 月份至次年 2 月份降雨雪稀少， 河水补给基本为地下潜流，为枯水期。基于洪水河的洪水特性，分 期划分为春汛期（34 月） 、春汛期至汛期过渡期（5 月） 、汛期 （69 月） 、汛期至枯水期过渡期（10 月） 、及枯水期（11 月次 年 2 月）共五个分期。 利用新地水文站实测逐月最大流量资料，采用不跨期独立选样 方法，按年最大值法选取各分期内最大流量，进行频率统计分析计 算，用矩法估算参数，PIII 型曲线适线，得到分期设计洪水成果，详 见表 26。69 月为汛期，直接采用年最大洪峰流量成果。 表26 洪水河新地水文站分期设计洪水成果表 设计值(m3/s) 时段 5%10%20%33.3% 19 34 月84.171.358.737.1 5 月24518813283.1 69 月 398308222165 10 月12910883.151.1 11次年 2 月66.041.128.017.0 堤防设计洪水直接采用新地站分期洪水成果，详见表 26。 20 0.010.10.20.512510203040506070809095989999.899.9599.99 1000010002001005020105 5102050100500200010000重 现 期（ ） 频率（） 。 。 。 。 。 。 。 。 讨赖河洪水河 新地水文 年径流量 图2-3 新地水文站年径流量频率曲线 均值CvCs/Cv 2.470.2402.00 ( 亿m ) 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 N =a = n =l =55 21 22 2.62.6 泥沙泥沙 2.6.1 流域产沙概况 洪水河流域径流由地下水、冰川（雪）融水和降水三部分组成。 由于该流域气候干燥降雨少，地表植被较差，当降雨形成地表径流 时，地表将被冲刷，水流挟沙入河，成为河道泥沙的主要来源。 该流域降水量随地面高程降低而减少，深山区降水量较多，植 被较好，人类活动影响较小，因而入河泥沙较少。出山口佛洞庙以 下的浅山区，降水减少，地表植被稀疏，由于人类活动的影响，入 河泥沙显著增加。河流泥沙主要来自洪水期。 2.6.2 悬移质输沙量 洪水河新地水文站具有较长系列的水沙测验资料。根据 19572005 年新地水文站实测资料统计，多年年平均悬移质输沙量 为 65.7 万 t，多年年平均悬移质泥沙侵蚀模数为 417t/km2。由于泥 沙主要来源于降雨对地表的冲刷，降雨多发生于汛期，因此河道来 沙量年内分布很不均匀，主要集中于汛期，69 月悬移质输沙量 64.65 万 t，占年输沙量的 98.4%，其中 78 月输沙量 59.52 万 t， 占年输沙量的 90.6%。实测最大断面平均含沙量 247kg/m3（1986 年 7 月 3 日） 。年内悬移质输沙量分配见下表 27。 新地站悬移质输沙量月、年分配表 表 27 输沙量(万 t)0.0181.123.9443.016.41.190.0165.7 占年(%)0.0281.76.065.524.921.830.02100 23 2.6.3 推移质输沙量 洪水河新地水文站无推移质泥沙测验资料，对于推移质泥沙测 验资料缺乏的地区及河道常采用推悬比的方法估算推移质输沙量， 山区性河道推悬比一般为 0.150.3；根据该流域河道泥沙特性及 流域内下垫面情况，推移质输沙量采用推悬比 25%估算，则年推移 质输沙量约为 16.4 万 t。 洪水河新地水文站断面以上流域总输沙量为 82.1 万 t。 2.72.7 冰情冰情 洪水河位于大陆腹地的内陆河流，其气候特点为冬季寒冷、夏 季炎热、气温温差大，降水少、蒸发大，多风沙，属典型的大陆性 气候。根据酒泉气象站观测资料分析，多年平均气温 7.3，极端 最高气温 36.6，极端最低气温-29.8，一年中 11 月、12 月、1 月、2 月的平均气温为负值，分别是-0.3、-7.3、-9.0、- 4.9。 根据干流讨赖河冰沟水文站冰情观测资料分析，最早初冰日期 为 9 月 14 日，最晚初冰日期为 10 月 26 日，最早封冻日期 12 月 14 日，最晚封冻日期 1 月 10 日，最早解冻日期 2 月 17 日，最晚解冻 日期 3 月 6 日，最早终冰日期为 4 月 14 日，最晚终冰日期为 5 月 18 日；冰期天数最长 243 天，最短 175 天，平均 208 天；封冻天数 24 最长 69 天，最短 43 天，平均 58 天，大部分年份的冰期出现封冻现 象；冰厚测验资料很少，实测岸冰厚 1.2m，河心冰厚 2.14m。 根据冰情观测资料分析，大部分年份冰期河段会出现封冻现象。 洪水河冰情的又一个特点为河道上游先封冻、下游后封冻，这样减 少了下游河道封冻前的河道流冰量；而开河（解冻）则为先下游、 后上游，称为“文开河” ，使开河期下游河道流冰密度降低，减少了 河道出现冰坝、冰塞等灾害性冰情的机会。 25 3 3 工程地质工程地质 3.13.1 概述概述 本工程为甘肃境内小河流治理工程，工程区位于肃州区境内的 洪水河下游河谷内，洪水河为讨赖河的一级支流。工程区位于洪水 河下游的兰新铁路桥至 312 国道之间,本次列入治理河段洪水河主河 道长度为 13.47km， 。由甘肃省地勘局地质矿产勘察院进行堤防工程 的地质勘测任务。本次勘察按初设阶段的深度要求进行，完成的主 要任务是： 1）调查区域地质构造情况，进行区域构造稳定性评价。 2）基本查明堤防工程方案各工程地质段堤基及邻近区的工程地 质条件，并对有关的主要工程地质问题做出评价。 3）查明治导线工程地质条件，并提供相关地质参数。 4）进行天然建筑材料勘察。 具体见表 3-1 本次勘察按初设阶段深度要求进行，所采用的规范、规程主要为： 堤防工程地质勘察规程(SL/T188-2005) 水利水电工程地质勘察规范 （GB50287-99） 中小型水利水电工程地质勘察规范 （SL55-2005） 水利水电工程天然建筑材料勘察规范 （SL251-2000） 。 26 3.23.2 区域地质概况区域地质概况 3.2.13.2.1 地形地貌地形地貌 洪水河属黑河水系，发源于祁连山北麓，洪水河全长约 130km，新地水 文站以上流域面积为 1581km2。上游祁连山内，山势陡峻，源地终年积雪， 有冰川分布，山地阴坡有天然林，植被较好；下游山前平原区，植 被较差。洪水主要来自出山口以上。河流的补给来源有降水、地下 水和冰川融水。肃州区地势为南高北低，自西南向东北倾斜，南部 是祁连山山地约 30005000m 的高山群。中部是河西走廊的一部分， 也是农业的精华之地。自嘉峪关隆起带分界以东是酒泉、金塔盆地， 以西是玉门、敦煌、瓜州盆地、酒泉盆地海拔高度约 13501500m，以南是祁连山山前倾斜平原的一部分，海拔约 15001800m。洪水河出山后横穿祁连山山前第四纪冲积平原，洪 积平原为戈壁化的卵石滩，地形平坦，开阔、地势由南向北倾斜， 河床地层均由第四季洪积形成卵石构造，地层结构单一而且厚度深。 堤防沿线未压覆矿产，未发现文物，军事设施等。 地质勘察实物工作量统计表 表 3-1 序号工作项目单位数量比例尺 一水文地质、工程地质测绘 1 工程地质调查 km26 2 工程地质纵剖面测绘 km121:2000 二工程地质勘探 1 探坑m/孔 28/12 三取样及试验 1 砂砾石颗分试验组 12 27 2 砂砾石密度试验组 12 3 土工实验组 4 3.2.23.2.2 地层岩性地层岩性 项目区出露地层岩性为全新统洪冲积砂卵砾石层。两岸的 I级阶地上覆盖为厚 25m 砂质壤土层。治理河段沿岸出露的地 层岩性主要为第四系（）不同成因的堆（沉）积物，主要有上更 新统洪冲积砂卵砾石层（Q3pla1） 、全新统洪冲积粉砂质壤土层 （Q4plal） 、全新统洪冲积河床砂卵砾石层（Q4plal）等。 上更新统洪冲积砂卵砾石层（Q3pla1）:广泛分布于倾斜平 原，略具水平层理，颗粒组成以卵砾石为主，含少量漂石，卵砾石 间充填中粗砂，松散，局部为泥钙质弱胶结，中等密实，强透水。 该层隐伏于河床砂卵砾石层以下，是酒泉盆地重要的含水层。 全新统洪冲积粉砂质壤土层（Q4plal）:分布在戈壁表层， 一般厚 1.02.0 m，其颗粒组成以粉粒为主，约占 4050%，次为 砂粒，约占 20%，粘粒约占 1020%，局部夹有细砂层透镜体。该层 在地表呈断续分布，一般在村庄及其周围较厚，并多为耕地，向戈 壁延伸，则变薄或尖灭。 全新统洪冲积河床砂卵砾石层（Q4plal）:属洪冲积砂卵砾石 层，主要由卵砾石及漂石组成，卵砾石占 5060%，漂石占 15 25%，其间充填中细砂，含量占 2025%，无分选性，未胶结，局部 夹有砂层透镜体。天然密度为 2.152.35 g/cm3，天然干密度为 2.02.15 g/cm3。该层为本次防洪堤工程基础持力层。 3.2.33.2.3 水文地质水文地质 28 本次洪水河设计年径流计算，取用 19572008 年水文资料，多 年平均径流量 23935 万 m3；经频率计算求得 p=50%径流量 19520 万 m3； 75%径流量 14696 万 m3； （1）地下水类型 地下水按其埋藏类型可分为孔隙性潜水和基岩裂隙水。 孔隙性潜水主要赋存和运移于现代河床、漫滩的冲洪积砂卵砾 石层和低阶地砂卵砾石层中，直接受河水和两岸基岩裂隙水补给， 向洪水河排泄。基岩裂隙水多赋存于河谷两岸及河床基岩内的断层、 裂隙及其破碎带中，以下降泉的形式向洪水河排泄。 地下水动态变化受气候变化影响较大，随着降雨量的增大地下 水位升高，雨季也是地下水的丰水期。 项目区地下水一般无色、无味、透明。根据水质化学分析结果 （见表 3-1） ，河水、孔隙性潜水的化学类型为 SO2- 4HCO- 3 Ca2+Mg2+型水，硫酸根离子含量为 119.79134.83mg/L，对混凝土 结构无腐蚀性。 3.2.43.2.4 地质构造及地震地质构造及地震 工程区自下第三纪渐新世末，由于受喜马拉雅运动影响及祁连 山北麓深大断裂的复合，造成南部山区的剧烈上升，北部地区相对 沉降，此间形成第三系湖盆，沉积了一套中新统（Nlb）的红色碎屑 岩建造。中更新世末期，湖盆继续下降，又沉积了一套山麓一湖盆 相的上新统疏勒河组（N2s）及下更新统玉门组（Q1y）的洪积一冰碛 地层。下更新世末，受构造运动的影响，在工程区上游的南部山区 29 形成了背斜和向斜构造，使第三系地层与玉门组地层同时产生褶皱， 并产生了南部山前大断裂，将上新统疏勒河组（N2S）地层逆冲至玉 门组（Q1y）地层之上，同时又沉积了中更新统酒泉砂卵砾石层（Q2） 。 新构造运动表现仍很强烈，南部山前断裂仍在活动，致使疏勒河组 地层覆盖在酒泉组地层之上。至中更新世末期，区内的新构造运动 逐渐减弱。依椐前人资料，区内的上更新统（Q3）及全新统地层 （Q4）未发现断裂迹象，工程区内的新构造运动表现，主要为差异 性的升降运动。 根据 2001 年国家发布的 1/400 万中国地震动参数区划图 （2001， GB183062001） ，项目区地震动反应持征值 0.4S，出山 口以下平原区地震动峰值加速度 0.15g，基本烈度为度，建筑物 按度设防。 3.33.3 工程地质条件及评价工程地质条件及评价 3.3.1 一般地质条件 工程区微地貌较为简单,主要为冲洪积倾斜平原地貌及河谷地貌。 洪水河河谷地貌较为完整，河床、河漫滩及阶地等发育。出山口佛 洞庙至兰新铁路桥、兰新铁路桥至引讨济洪洪渠隧洞、引讨济洪渠 隧洞至 312 国道，各河段河谷及地貌迥异，反差明显。佛洞庙至兰 新铁路，河谷地貌较为完整，河床、河漫滩及阶地等发育，河谷深 切。起始段佛洞庙河发育七级侵蚀堆积阶地，其中级阶地缺失， 、级阶地呈零星条带状不对称的分布于河谷两侧，面上多 有崩坡积、洪积的松散物堆积；级阶地地处峡谷崖壁之上， 30 发育完整，阶面开阔，多呈扇形展布，面上堆积有 Q3砂卵砾石及轻 粉质壤土河道主槽明显；两岸河谷高耸，达 50m 以上；至兰新铁路 河段，发育二级阶地，高出河漫滩 15m。兰新铁路至引讨济洪渠穿 河隧洞，两岸阶地呈阶地自南向北尖灭态势，至引讨济洪渠阶地消 失。引讨济洪渠至 312 国道，主流不稳定，常左右摆动，河床发育 不完善，主河槽与河漫滩、阶地不明显。 3.3.2 堤防沿线工程地质条件 洪水河河道治理工程位于酒泉市肃州区 12km 处，治理段河道范围 为出山口桩号 0+000m12+170m 的河段。按照河床质粒径及岩性特 征，工程区可划分为以下几个工程段： （1）兰新铁引讨济洪渠隧洞（桩号 0+0003+500） 。 此段河道全长为 3.8km，桩号 3+750 处为引讨济洪洪渠隧洞。堤 基为第四系冲洪积砂砾卵层，表层河床物质颗粒较粗，漂石 （200mm）含量 2.89%4.56%。砾卵石（20-200mm）含量 13.98% 16.72%；砾粒(2200mm)占 40.202%44.58%，砂粒(0.05-2mm)占 32.65%33.26%，粉砾(0.0050.05mm)占 3.28%4.01%，粘砾 (200mm） 31 含量 0%2.22%,砾卵石（20-200mm）含量 6.61%11.86%；砾粒 (2200mm)占 45.96%48.32%，砂粒(0.05-2mm)占 35.73%40.76%，粉砾(0.0050.05mm)占 2.26%3.28%，粘砾 ( 200mm 卵石 200- 20mm 砾粒 （20- 2mm） 砂粒 2- 0.05mm 粉粒 0.05- 0.005mm 粘粒 0.00 5mm 样 号 取 样 深 度 桩号 分级含量（%） 允许不 冲流速 v（m/s ） Y11.5 右岸 0+850 4.56 16.7 2 40.02 32.65 4.01 2.04 1.24 Y21.4 右岸 1+700 3.14 15.8 6 42.64 33.24 3.28 1.84 1.23 Y31.6 左岸 3+800 2.89 13.9 8 44.58 33.26 3.38 1.91 1.21 Y41.5 右岸 4+810 2.22 11.8 6 45.96 35.74 2.38 1.84 1.19 Y51.6 左岸 6+010 1.83 10.8 8 47.58 35.73 2.98 1.00 1.18 Y61.4 左岸 7+110 1.21 11.9 3 47.01 36.15 2.62 1.08 1.18 Y71.5 左岸 8+120 0.82 10.8 6 46.96 36.24 3.28 1.84 1.16 Y81.6 左岸 9+450 0.52 9.98 47.68 38.36 2.25 1.21 1.15 Y91.5 左岸 10+100 0.21 9.61 48.15 38.06 2.74 1.23 1.14 Y101.4 左岸 11+150 0.00 8.61 47.15 39.06 3.14 2.04 1.11 Y111.6 左岸 11+950 0.00 7.42 48.32 40.76 2.26 1.24 1.11 35 Y121.5 左岸 12+510 0.00 6.61 48.15 38.06 4.60 2.58 1.09 最大值 4.56 16.7 2 48.32 40.76 4.60 2.58 1.24 最小值 0.00 6.61 40.02 32.65 2.25 1.00 1.09 平均值 1.45 11.1 9 46.18 36.44 3.08 1.65 1.17 36 洪水河河床砂砾石样颗粒分析成果一览表洪水河河床砂砾石样颗粒分析成果一览表 样号 Y1Y2Y3Y4Y5Y6 取样深度 1.3 1.41.61.51.61.4 桩号右岸 0+850右岸 1+700左岸 3+800右岸 4+810左岸 6+010左岸 7+110 粒径（mm)分级百分含量（%） 200 4.563.142.892.221.831.21 200150 1.67 1.59 1.40 1.19 1.09 1.19 15060 3.34 3.17 2.80 2.37 2.18 2.39 6040 6.69 6.34 5.59 4.74 4.35 4.77 4020 5.02 4.76 4.19 3.56 3.26 3.58 2010 18.01 19.19 20.06 20.68 21.41 21.15 105 16.01 17.06 20.06 22.98 23.79 18.80 52 6.00 6.40 4.46 2.30 2.38 7.05 21 4.90 4.99 4.99 5.36 5.36 5.42 10.5 6.53 6.65 6.65 7.15 7.15 7.23 0.50.25 8.16 8.31 8.32 8.94