人工河治理工程设计报告

1工程概况11河流概况111流域自然状况XX人工河又名桥边村河，处于XX市西部，地理位置处于东经11241151130000，北纬262730263000之间。干流全长352KM，总流域面积45KM2，干流平均坡降为14，河面平均宽度156M，XX段长约80KM，七十年代曾进行过一次改建，故名XX人工河，自上次改建后，运行40余年再未进行过疏浚，岸坡为土质坡，冲刷垮塌严重，严重影响行洪安全，近年来多次发生较大洪水，冲毁两岸农田，造成重大损失。本次设计治理工程主要集中在河流的下游，其中沿河主要涉及到XX市XX乡的曾洲、一甲、赛尹、天保、普桥、XX6个行政村，保护人口09万人，保护耕地面积118万亩。112流域社会经济状况2010年末XX人工河治理范围内总人口09万人，其中城镇人口015万人，农村人口075万人。耕地面积118万亩，其中水田102万亩，旱土016万亩。2006年，流域内国内生产总值17亿元，其中第一产业增加值095亿元，第二产业增加值035亿元，第三产业增加值04亿元，人均生产总值9139元。12建设的必要性121河流现状特征由于人类活动频繁，乱挖乱填乱倒垃圾，造成部分河道淤积，且从未进行过清淤疏竣，已淤积严重，降低了河道防洪能力。河道断面不满足泄洪要求，特别是沿河堰坝因规划设计不到位，行洪断面较少，造成河堰冲毁或河流改道。其次为河道内乱挖、采砂造成河道护岸崩塌严重，加剧了沿河两岸的洪涝灾害。此外，沿河道建房侵占严重，清障难度较大。再者,河道内的大部分水利工程由于工程质量、管理、维护、规模、布局、配套等存在问题，防洪堤残缺不全，防洪标准过低或有些根本不设防，岸坡坍塌，河道淤塞且杂草丛生，大部分河系建筑物年久失修，渠道老化、堵塞、渗漏等，特别是跨河的一些桥梁严重阻水，从而使得河道内水利设施发挥不出应有的工程效益，因此，防洪能力差，每遇山洪暴发，河流改道、摧堤溃坝、冲田毁地，影响了沿河两岸乡镇经济的发展和人民群众的安居乐业。由于河道存在的种种问题，使得沿河两岸乡镇自然灾害频频发生，近几年又呈加剧之势，随着国民经济的迅速发展，人口的增加，同标准洪灾的损失会越来越惨重。122存在的问题（1）堤防建设标准低。由于国家、省、市基本无财力投入以及历史的原因，现有防洪堤基本都是乡、村老百姓自发修筑而成的，无统一的规划和设计，更没有按照其应有的标准进行建设，建设质量差，设防标准低。经调查分析，现有的堤防只能抵御5年一遇以下的洪水；（2）没有形成封闭的防护圈。目前XX人工河XX段范围内基本处于无设防状态，每遇较大洪水，这些地方便成为泽国，最大淹水深度达到2M以上，损失惨重。经分析计算，未设防地区的自然地形仅能抗御3年一遇的洪水；（3）由于防洪设施基础薄弱，相应的治涝排水体系处于空白状态。沿河两岸排涝主要利用溪沟在沿河边上自由漫流，当外河水位高于垸内地面高程时，垸内渍水无法外排而致使渍涝成灾；（4）管理设施缺乏，管理手段落后，非工程措施不能形成快捷、高效的防洪治涝指挥系统。123XX人工河治理建设的必要性综合前述，XX人工河防洪治涝标准低，目前只能防御35年一遇的洪水，排涝还是一块空白。而目前项目区是XX市的粮食主产区和优质稻生产基地，也是农业产业化发展规划的重点区域之一，自然条件优越，水资源丰富，骨干工程供水有保障；土地资源充足，社会基础条件好，农业开发潜力大，符合农业综合开发高标准农田建设示范工程项目规模开发和连片开发的要求。但基础设施配套不够到位，农田标准较低，水旱灾害频繁。XX乡是绿海粮油有限公司的有机稻和优质稻生产基地，是XX市的第二大粮食主产乡，广大干部群众迫切要求进一步加强基础设施尤其是水利基础设施建设。因此利用农业综合开发高标准农田建设这个契机，建设高标准农田示范工程十分必要。目前面临的问题是洪涝灾害严重、现有防洪排涝工程设施又十分薄弱的境况。据初步调查和测算，在现有防洪工程条件下，遇到20年一遇的洪水，XX乡淹没面积将达到25KM2，受灾人口4500人，直接经济损失1100万元。洪涝灾害的发生和薄弱的防洪治涝基础设施，给XX乡带来了巨大损失，也严重地制约了XX乡的社会经济和可持续发展，正是这些历史教训，使当地政府和人民充分认识到加强防洪治涝工程建设的重要性，十几个村组农户多次联名打报告,迫切要求加快XX乡人工河的防洪治涝工程建设步伐，提高其防洪治涝能力，因此，对XX人工河治理是一项十分必要和紧迫的任务。13本次设计范围本次设计XX人工河治理工程，位于XX乡曾洲、一甲、赛尹、天保、普桥、XX6个行政村内，根据实际调查，左右岸均需防护，本次设计考虑两岸的防护处理。总长4410M。14水文本工程防洪标准采用10年一遇洪水标准，本次工程控制断面为上游的赛桥村0000断面、泵站桥1782断面、一甲村坝4196断面。累距频率地点（M）510赛桥村桥01983519806泵站桥17821977019741一甲村堰坝41961957919537该河段设计洪水位10年一遇水位为19537M19806M（为假设高程系统）。15工程设计本次治理工程的项目内容和规模为防洪堤本次设计左右岸防洪堤00004410段，总长4410M。堤防断面采用土堤形式。堤顶宽430M，内外边坡均为118。护岸采用浆砌石挡墙固脚和砼预制块护岸。左右岸护岸4410M。堰坝和机耕桥含泵站改造9处；穿堤涵洞根据实际调查，人工河改造后，需新增23处涵管。涵管采用承插式预制砼管，6001000。16工程投资概算工程总投资89247万元,其中基本预备费3893万元。17经济评价经国民经济评价，本项目经济净现值为5514万元，大于0；经济效益费用比为108，大于1；经济内部收益率EIRR122，大于12。故本项目在经济上是合理的。2防洪治涝水文分析21流域概况XX人工河又名桥边村河，处于XX市西部，地理位置处于东经11241151130000，北纬262730263000之间。干流全长352KM，总流域面积45KM2，干流平均坡降为14，河面平均宽度156M，XX段长约80KM，七十年代曾进行过一次改建，故名XX人工河，自上次改建后，运行40余年再未进行过疏浚，岸坡为土质坡，冲刷垮塌严重，严重影响行洪安全，近年来多次发生较大洪水，冲毁两岸农田，造成重大损失。本次设计治理工程主要集中在河流的下游，其中沿河主要涉及到XX市XX乡的曾洲、一甲、赛尹、天保、普桥、XX6个行政村，保护人口09万人，保护耕地面积118万亩。22气象本工程项目区属于亚热带季风气候区，雨量充沛，四季分明，多年平均降雨量13754MM。根据XX市气象站19792009年（共31年）气象资料统计分析年平均气温175181；全年1月最冷，月均气温54，7月最热，月均气温299，全县10的活动积温56518，80保证率为53952，雨量充沛，历年平均降雨量13754MM，降雨年际变化大，年内分布不均，38月降雨占全年降雨量的67。历年平均相对湿度为82，历年平均蒸发量为1395MM。春多阴雨，低温寡照，春末夏初降水集中，常多暴雨洪涝，盛夏初秋，持续高温少雨，冬少冰雪，历年平均无霜期长达289天，光照充足，全年日照时数1640小时左右，相对日照3640。其气候特点适应我国江南地区各类种养业的高产繁育。23设计洪水231洪水特性XX人工河的洪水由暴雨产生。其流域属于亚热带季风气候区，四季分明，雨量充沛，降水集中，46月降水约占全年雨量的42，常有大暴雨和连续暴雨发生，中上游流域还常出现台风雨，年降雨总量从上游向下游递减。流域降雨分配不均匀，年内和年际之间变化较大。据统计，暴雨在49月份的出现几率为9166，在此时段内，又以6月份出现的次数最多，约占全年的25。流域内降雨主要天气系统高空有低槽，切变、低涡，地面为冷锋、静止锋、气旋波、台风。XX人工河汛期一般从4月份开始，也有少量年份从3月开始，一般持续到8月，少量年份持续到9月。蒸水年最大流量多发生在58月，其中以6月份最多，洪水历时一般23天。232设计洪峰流量由于XX人工河流域其他断面内无水文站，无实测流量资料，故流域内各典型断面由设计暴雨推求洪水。本次洪水计算采用湖南省暴雨洪水查算手册进行计算。根据湖南省暴雨洪水查算手册计算频率暴雨如下表。各频率最大24小时点雨量表P51020KP178157129手册查算法H24点178157129根据XX人工河的河势其分区并结合规划设计重点处理河段，本次设计选取3个典型断面进行洪水计算，各典型断面桩号（取赛桥村桥为0000），各段水文参数集雨面积、干流长度及河道坡降由湖南省河流特征查出（湖南水文总站编），以及11万地形图量算复核。利用湖南省暴雨洪水查算手册，采用推理公式求得各断面不同频率下设计洪水如下表。XX人工河各典型断面洪水计算成果表坡降JQ5（M3/S）Q10（M3/S）桩号干流长L（KM）集雨面积F（KM2）推理公式推理公式备注0000125380365186144赛桥村桥17821433950682188150泵站桥4196167408117619471552一甲堰坝XX人工河各典型断面洪水计算表（推理公式法）名称赛桥村桥（0000）泵站桥1782一甲堰坝4196计算频率参数P5P10P5P10P5P10CV040404040404KP178153178153178153中心24H点雨量HMM10010010010010010024H点雨量H24点MM178153178153178153点面系数097509750978097809809824H面雨量H24面MM173614921741149617441499N20712071407107120708071N308320836083083408290832H1MM821712818710816706H3MM112697511259741124972H6MM137511881375118913761188H12MM154513311547133415491335初损I0MM303030303030R上/R总比例系数070707070707R上MM10058341009837101184R总MM143611921441119614441199704704643643626626M03803803603603560356QM（M3/S18614418815019471552TH3537353373358377WM104M3545545295691472658934894集雨面积FKM23838395395408408干流长度LKM125125143143167167平均坡降J（）036503650682068211761176233设计洪水位断面基础资料本次施测了从XX人工河赛桥村桥（0000）至一甲村堰坝（4410）河道纵横断面，其中有横断面约47个，涉及河长约441KM。本次设计根据小溪汇入状况及水工建筑物分布情况，结合本次工程具体设计实施项目，根据河道治理项目推算3个典型断面洪水位。糙率人工河糙率采用近年来大洪水实测及调查资料试算求得，糙率采用003，坡降按实测河道平均坡降。设计洪水水面线利用上述基本资料，采用天然河道断面，由于河道涉及较长，且河道上拦水堰坝较多，洪水水面线在堰坝上下游变化大，推求的水面线波动大，且对于小流域沿程流量变化很大，无法利用程序百图水利软件进行水面线推求。故本次设计在实施的重点项目段利用堰坝作控制断面及测量的河道自然坡降计算推求洪水位，并与历史调查洪水位对照比较。通过计算，项目区河段控制断面各设计频率水位成果见下表。XX人工河典型断面各频率设计洪水位表单位M累距频率地点（M）510赛桥村桥01983519806泵站桥17821977019741一甲村堰坝41961957919537说明本高程为假设高程系统。24治涝水文分析计算本地涝灾主要是在外河洪水位顶托情形之下，由本地暴雨汇集得不到及时排除而形成的。241排涝设计标准根据设计规范确定治涝标准为城区采用闭闸期10年一遇最大24H暴雨24H排干；菜地采用闭闸期10年一遇最大1D暴雨1D排干；稻田采用闭闸期10年一遇最大3D暴雨3D排至水稻耐淹水深。本次设计采用闭闸期10年一遇最大24H暴雨24H排干。242排涝流量计算根据灌溉与排水工程设计规范GB5028899和湖南省暴雨区划图、年最大24H点雨量均直线图和年最大24H点雨量变差系数等直线图，查图计算可得XX市（XX项目区）10年一遇24小时暴雨量为143MM。利用以下三个公式计算出项目区综合排涝模数，从而得出排涝流量。其中R设计暴雨产生的径流深（MM）；QD旱地设计排涝模数M3/SKM2；T/排涝历时（D）；QW水田设计排涝模数M3/SKM2；H1水田滞蓄水深（MM）；ET/历时为T的水田蒸发量（MM）；F历时为T的水田渗漏量（MM）；QP综合设计排涝模数M3/SKM2；AD旱地面积（KM2）；AW水田面积（KM2）；项目区径流系数为058，暴雨产生的径流深为8586MM，则旱地设计排涝模数QD089M3/SKM2。取水田滞蓄水深70MM，历时为T（24H）的水田蒸发量为5MM，渗漏量为6MM，则水田设计排涝模数QW044M3/SKM2。种植大豆、玉米等旱作物的水田按旱地考虑，同时考虑项目区同一集雨区内的其它面积，则旱地面积为占60，水田面积为占40，则综合设计排涝模数QP071M3/SKM2，可推出项目区各主要排水渠总设计排水流量见下表。XX人工河排涝流量计算表渠道编号长度M纵坡I排涝面积（亩）排涝模数M3/SKM2排水渠出口断面排涝流量M3/S人工河44100000367500071553工程地质31地质概况XX人工河属低山、丘、岗工程地质区，地貌为低岗丘陵地带，海拔高度大部分在80M左右。整个项目区的垅田随山体造势和小溪流向分为连片的小盆地或窄垅窄皂，垅田较为开阔。区内土地主要为紫色板页岩，PH值59，呈弱酸性，森林覆盖率为27，水土流失较为严重，土壤养分含量为全氮132，速效磷500MG/KG，有效钾为12492MG/KG，有机质含量192，适合水稻作物生长。受成土母质和地貌的影响，区内的土种质地较粘重，有机质含量少，耕作困难，不易散垄。区内出露地层为奥陶系下统Q1泥质板页岩，第四系冲积层QAL、残坡积层QEL。根据野外地质调查，区内未见区域性大断裂破坏迹象，岩层相对稳定。区域水文地质条件简单，地下水类型主要有第四系孔隙潜水、碳酸盐岩裂隙溶洞水及红层孔隙裂隙水三种类型。第四系孔隙潜水主要赋存于堤防工程区溪谷平原中的粉细砂、圆砾及卵石等冲积层中，且随季节而变化，其水量中等，为当地居民的主要饮用水源，接受大气降水及演陂水的补给，碳酸盐岩裂隙溶洞水主要赋存于区内石灰岩风化裂隙及溶洞中，由于岩石风化作用及岩溶裂隙发育，含中等基岩裂隙水，常见泉流量134362升/秒。红层孔隙裂隙水主要赋存于砾岩、泥岩及泥质粉砂岩风化裂隙中，由于岩石风化作用较发育，基岩裂隙发育不均一，含弱中等红层孔隙裂隙水，常见泉流量0120483升/秒。根据衡阳地震史和近期资料记载,堤防工程区内历史上未发生过大于级地震,属弱震区。根据中国地震动参数区划图（GB183062001）可知，本区地震动峰值加速度为A005G，地震动反应谱特征周期为035S，相应于中国地震烈度区划图（1990年版）（1400万）地震基本烈度为小于度，属相对稳定地块。32堤基工程地质条件XX人工河堤基上部土层主要为第四系人工填土层（Q4ML）、全新统耕植土层（Q4PD）、局部见有淤泥质粘土层（Q4PL），中部为全新统冲积层（Q4AL）、下部局部为第四系残积层（Q4EDL），下伏基岩地层岩性主要为奥陶系下统Q1泥质板页岩。根据本次勘察资料可知，堤基地层基本结构如下（1）耕植土层普遍分布，但厚度单薄，结构较松散，透水性中等；（2）人工填土层仅局部分布，主要位于公路桥位及堰坝地段，结构较紧密，透水性弱；（3）冲积层是堤基主要层位，该层厚度较大，分布较稳定，具二元结构，上部为低液限粘土或低液限粉土，下部为粉细砂、圆砾及卵石层，且冲积层在局部地段还存在重复出现的现象，说明河流冲积沉积具有多期次的特点，其分层如下1）低液限粘土分布具有普遍性，较连续，可塑状为主，局部软塑状，透水性弱，力学性能一般较好；2）低液限粉土仅局部分布，不连续，厚度较小，饱和，中密，透水性弱中等，力学性能较差；3）粉细砂仅局部分布，不连续，厚度较小，饱和，松散，透水性中等，力学性能较差；4）圆砾仅局部分布，不连续，厚度较小，饱和，中密，泥质含量较高，透水性中等强，力学性能较好；5）卵石分布具有普遍性，较连续，分布厚度在上、下游及左、右两岸略有差异，饱和，中密，透水性强，力学性能较好。（4）残积层主要处于卵石层之下，是石灰岩风化残留的产物，分布不连续，岩性主要为高液限粘土，厚度中等，但由于受河水长期浸泡，力学性能一般较差。（5）基岩岩性为泥质板页岩为弱风化岩石，其地层主要为奥陶系下统Q1泥质板页岩，埋深中等，一般510M左右，局部基岩面起伏较大，最小埋深约34M，岩层浅部溶蚀裂隙较发育，破碎，下部结构较完整，力学强度高。321主要工程地质问题根据勘察资料，结合近年来汛期资料统计，本堤防段存在的主要工程地质问题有渗透稳定性和岸坡稳定性及堤基沉降变形问题。322岩土物理力学性质通过本次勘察，对不同的地质单元岩土层进行现场原位测试,结合类似已建工程的实际情况进行综合分析，提出堤防段各岩土层物理力学性质建议值。XX人工河治理段岩土的物理力学指标推荐值表物理力学指标固结快剪固结慢剪渗透系数K（CM/S）岩性名称地质时代天然含水量（）天然密度G/CM3饱和密度G/CM3比重（GS）水平垂直压缩系数AV（MPA1）压缩模量ES（MPA）内摩擦角（）凝聚力C（KPA）内摩擦角（）凝聚力C（KPA）承载力特征值（KPA）允许渗流比降基底摩擦系数素填土Q4ML19819420327608851040587104030761314633910210617880100035035低液限粘土Q4ALPL2941931952740886104268510403755541186223018421237180200055025低液限粉土Q4ALPL140150045030粉细砂Q4ALPL000500052505025050100120030045圆砾Q4ALPL0030032800028000250280050050卵石Q4ALPL005600723500035000300320060055高液限粘土QEL20318419727507461040465104026568213540254338200220065035弱风化板页岩D3X及C1Y4000070说明低液限粉土、粉细砂均为局部分布，堤基处理时不宜选择作持力层，施工时应予以清除。33天然建筑材料331粘土料XX人工河治理工程区两岸山坡基岩露头较少，第四系残坡积层分布较广，主要为褐黄色高液限粘土，调查表明在工程区2KM的XX村山岗地上，有一个土料产地，位于公路旁，山上植被发育，松树茂盛，土料为风化残积的低液限粘土，据人工槽坑探揭露残积层厚810M，分布面积较广，面积约40亩，其储量丰富，土料质量较好，能满足工程建设要求。332砂砾石料本工程附近无砂砾石料可采，所需砂料和砾石骨料需从舂陵河砂石料场购买，舂陵河中为挖砂船机械化淘洗，各种粒径齐全，砂料以粗粒石英砂为主，含少量变质岩颗粒，粒径一般为051MM；砾石成分为石英岩、石英砂岩夹少量砂岩，磨圆度较好，呈浑圆状，粒径为16CM，质量好，储量丰富，运距有15KM，可满足设计要求。363块石料本工程区附近无石料可采。所需石料需余庆石料场购买，运距40KM，岩石抗风化能力强，岩石坚硬，力学强度高，岩石经验力学指标，容重275GCM3，饱和抗压强度5080MPA，软化系数大于08，成材料70，质量较好，储量丰富，易于开采，是良好的天然块石料。4工程设计41工程等别和防洪标准XX人工河治理工程，位于XX乡曾洲、一甲、赛尹、天保、普桥、XX6个行政村，本次设计根据实际调查，左右岸均需防护，本次设计考虑两岸的防护处理。该工程保护面积2238KM2，保护耕地11800亩，保护人口9000人。据国家防洪标准及堤防工程设计规范规定，防洪堤保护防护对象为农村，据国家防洪标准GB5020194，该工程防护人口小于20万人，防护耕地面积小于30万亩，其工程等级为级，该段防洪标准采用10年一遇洪水。本次工程控制断面为赛桥村桥断面、泵站桥堰坝断面、一甲闸坝断面根据水利水电工程等级划分及洪水标准，治涝工程为等工程。堤防穿堤建筑物的级别为4级，排涝标准为采用闭闸期10年一遇最大24H暴雨24H排干。42设计依据421有关文件1）湘江流域规划；2）XX市城镇体系规划（20022020年）；3）湖南省XX市XX高标准农田建设示范工程项目（2010年度）扩大初步设计报告。422主要的规程、规范1）中华人民共和国防洪标准（GB5020194）；2）水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）；3）水利水电工程初步设计报告编制规程（DL502193）；4）堤防工程设计规范（GB5028698）；5）堤防工程管理设计规范（SL17196）；6）中华人民共和国河道管理条例；7）水电工程水库淹没处理规划设计规范（DLT50641996）。43主要设计内容防洪堤本次设计左右岸防洪堤00004410段，总长4410M。堤防断面采用土堤形式。堤顶宽430M，内外边坡均为118。护岸采用浆砌石挡墙固脚和砼预制块护岸。左右岸护岸4410M。堰坝和机耕桥含泵站改造9处。穿堤涵洞根据实际调查，人工河改造后，需新增23处涵管。涵管采用承插式预制砼管，6001000。44防洪堤设计441堤线选择本工程主要为堤防工程，堤防的堤线布置主要影响因素为现有堤防的布置、河道行洪条件、地形及建筑物现状、确定堤线选择的原则如下（1）保持原河流势，修整局部堤防不顺畅之处，使堤防平缓连接，以利行洪。（2）新修或加高培厚堤防工程尽量不占和少占用河滩地，确保行洪要求，尽量少拆房屋。（3）充分考虑河岸交通道路的顺畅布置和整体的美观协调。本工程基本为新建防洪堤，堤线设计沿河岸线布置，不占用主河道，尽量少占农田，有部分堤段堤顶高度满足设计要求的，进行整修平顺。442堤防高程确定根据堤防工程设计规范GB5028698，堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定。堤顶超高按下式计算YREA式中Y堤顶超高M；R波浪爬高M；E设计风壅水面高M，值很小，忽略不计；A安全加高，查堤防工程设计规范GB5028698，级别为4的堤防安全超高为06M。考虑河道断面小，河道常年水深较浅（05M10M），风区长度短，本次设计不考虑波浪爬高。故堤顶超高为06M。堤段设计洪水位为19537M19806M，设计堤顶高程为19597M19866M（本高程为假设高程系统）。443堤防方案比选及设计上述堤段的防洪堤均未成形，只有河滩地和农田，需新建。本堤堤型设计采用斜坡式土堤，堤身断面为梯形断面。堤顶宽度的确定根据堤防工程设计规范GB5028698，3级及以下堤防堤顶宽度不宜小于3M，本堤顶宽右岸设计为4M，左岸设计为3M。堤防内外边坡的确定堤防内外边坡按类似工程确定，内外坡取118。根据现场调查情况，工程附近石料丰富，质量好，砂卵石料较少。根据类似工程经验，提出以下设计方案方案1土堤（泥结石堤顶）仰斜式浆砌石挡墙护岸，堤顶宽右岸设计为4M，左岸设计为3M，内外边坡均为118。方案2土堤（泥结石堤顶）重力式浆砌石格宾护岸，堤顶宽右岸设计为4M，左岸设计为3M，内外边坡均为118。方案3土堤（泥结石堤顶）重力式浆砌石挡墙砼预制块护岸，右岸设计为4M，左岸设计为3M，内外边坡均为118。单位长度（1M）工程量及投资比较表项目单位方案1方案2方案3清基土方M312108外运土填筑M3353535泥结石路面M2757575浆砌石挡墙M312322格宾M356砼预制块M2104总投资元432825481748分析方案1与方案2比较方案1比方案2，工程量小，稳定性好，造价低，选择方案2。方案2与方案3比较方案3比方案2造价低，且有利于行洪，选择方案3。从行洪、占地、交通、管理、实际生活等多方面的要求上考虑，所以综合比较采用方案3。444土料设计土堤填土选用选定料场的亚粘土或粘土，粘粒含量宜为1530，塑性指数宜为1020，施工时应先清除垃圾和杂草，土料上堤时，应严格控制，不得含植物根茎、砖瓦垃圾等杂物，压实度不小于090，含水量25，允许偏差3，土料的C、值要求为C22KPA，18。445土堤稳定计算该堤防工程级别为4级，最大堤高30M，内边坡（迎水坡）118，外边坡（背水坡）118，堤顶宽4M3M。填筑料从附近料场取土，根据地勘资料及推荐的土的物理力学指标，对堤防迎、背水坡进行边坡稳定分析计算。边坡取118计算。筑堤土料及地基土物理力学指标参考地质章节。堤防边坡抗滑稳定计算采用简化BISHOP法，用理正程序进行计算。经计算，该堤防典型断面正常运用条件和非常运用条件下边坡抗滑稳定最小安全系数如下边坡抗滑稳定最小安全系数表运用条件迎水坡背水坡设计洪水位稳定渗流期132水位降至12138水位降至0131从计算结果看，本堤为4级堤，正常运用条件下，抗滑稳定安全系数大于115，非常运用条件下，抗滑稳定安全系数大于105，满足规范要求，故迎、背水坡维持拟定设计边坡不变。45护岸根据上面方案选定结论，护岸采用浆砌石挡墙砼预制块护岸方案。设计挡墙高度为15M。顶宽04M，背水面面坡104，迎水面0，挡墙顶高程设计为10M，挡墙基础埋深大于05M，基础承载力要求大于150KPA。墙内预留50PVC排水管，间距20M。砼预制块厚4CM，下设C10砼垫层（厚10CM），预制块由当地厂家生产。451挡墙结构设计（1）计算工况考虑外河无水和外河为设计水位两种工况。（2）计算方法选取典型断面进行计算，计算采用理正岩土33版挡墙稳定分析程序计算，主要对挡墙进行了抗滑稳定，抗倾稳定，基底应力的计算。计算结果详见下表。挡稳定计算成果表断面2600地层泥质板岩承载力KPA500堤基情况045挡墙型式直立挡墙高度（M）15抗滑安全系数127抗倾安全系数325MAX285基底压应力KPAMIN4260计算成果表明，抗滑安全系数均大于12，抗倾安全系数均大于145，基底应力小于地基允许承载力，挡墙的设计满足规范要求。452护坡设计护坡厚度按下式计算MBLRHTB式中T砼护面板厚度M；系数，对开缝板可取0075；H计算波高M；RB砼板的重度KN/M3；R水的重度KN/M3；L波长M；B沿斜坡方向垂直于水边线的护面板长度M；M斜坡坡率，MCTGA,A为斜坡的坡角度。经计算，护坡厚度一般在0036M左右，本次设计取厚为004M、边长为035M的预制异形砼块护坡，护坡总长度441KM。水流平行于岸坡产生的冲刷深度按下式计算1NCPPBVH允式中HB局部冲刷深度（M）；HP冲刷处的水深；VCP平均流速,一般在25M左右；V允河床面上允许不冲流速，经计算V允201（M/S）；N与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取N1/4。经计算局部冲刷深度HB在05M左右。为满足抗冲刷要求，在护坡坡脚设顶宽04M、高15M的浆砌石基座嵌入基础土体05M，同时为保证砼预制块稳定，下设C10砼垫层厚10CM。46河道疏浚由于人为及自然因素影响，造成水土流失，导致河床淤积，致使河道过流断面减少，沿河乡村的防洪标准明显偏低，使浅丘区居民的生命财产受到威胁。本次河道治理采取河道疏浚作为河流治理的工程措施。对每次洪水后出现的局部冲刷和淤积及时清疏，为防止大水冲刷堤脚，在河流正中疏浚出一条深水小槽，经第二、三场洪水，小槽变成主槽，引冲作用明显。河道疏浚长441KM。47堰坝改造设计本次设计改造小型堰坝3处，分别位于泵站桥、一甲村及石墩村。均建在XX人工河上，其工程特性见下表471。471存在问题2处小型堰坝大多始建于70年代中期，运行至今已四十余年，老化、破损严重，现已不能正常运行。其存在的主要问题有堰坝部位已出现开裂、变形；由于当时设计不合理，上部无闸门控制，一遇下大雨无法正常泄洪，造成上游农田被淹。472堰闸结构计算A、水闸的孔口宽度计算确定水闸的底板高程一般高出河底高程05M（防沙）。孔口宽度的确定实用堰泄流能力采用下列公式2/30HGBCMQ式中Q流量（M3/S）；C上游面坡度影响修正系数，取10；M二元水头宽顶堰流量系数，与相对上游堰高P1/H及堰头形式有关；闸墩侧收缩系数；M淹没系数；B总净宽（M）；H0计入流速水头的堰上总水头（M）。B、消能防冲设计采用降低闸坝后河底高程形成消力池进行消能（即底流消能）。矩形断面下挖式消力池的池深D、池长LK按下列公式计算DH2HT122HGBQTLK08L2212118BFHRFR11GHVL69（H2H1）式中D池深，M；水跃淹没度，可取105；H2池中发生临界水跃时的跃后水深，M；HT消力池出口下游水深，M；消力池尾部出口水面跌落，M；Q流量，M3/S；B1，B2跃前、跃后断面宽度，M；消力池出口段流速系数，可取095；L自由水跃的长度FR1收缩断面弗劳德数；收缩断面水深，M；收缩断面流速，M/S。C、闸室稳定分析设计工况和荷载计算及荷载组合，设计工况竣工期，正常运用，校核运用。基底应力计算公式WMAGPMINAX式中闸室基底应力最大值或最小值（KPA）G作用在闸室上的全部竖向荷载（包括闸室基础底面上的扬压力在内，KN）M作用在闸室上的全部竖向和水平荷载对于基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩（KNM）A闸室基底面的面积（M2）W闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩（M3）抗滑稳定系数HGFKC式中KC沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数；F闸室基底与地基之间的摩擦系数；H作用在闸室上的全部水平向荷载（KN）。经计算PMAX/PMIN在竣工期，正常运用为21，校核运用为262，KC为12。满足要求。473堰闸（泵站）改造设计根据湖南省XX市XX高标准农田建设示范工程项目（2010年度）扩大初步设计报告，本次设计将泵站桥原堰坝拆除，堰闸下部为C15砼整体式平底板，两岸边墙为重力式挡土墙，采用M75水泥砂浆砌筑，闸门采用钢筋砼平板水力自控闸门。泵站桥堰坝闸上设机耕桥，桥面宽5M；一甲堰坝拆除原阻水中墩，新建水力自控闸门。闸门为现浇C25钢筋砼，闸门由专业生产厂家定点生产。为提高项目区抗旱能力，本次拟改造7个水轮泵站，水泵总装机容量为320KW，扬程为7M25M，总设计灌溉面积2800亩，总设计提水流量035M3/S，管道选用直径200MMPVC管。具体见设计图和湖南省XX市XX高标准农田建设示范工程项目（2010年度）扩大初步设计报告。堰闸工程特性见表471。2座堰闸的工程量见表472至表473。表471堰闸工程特性表闸门尺寸M工程名称宽度M闸门型式/扇数BH启闭型式泵站桥堰闸147钢筋砼/34410水力自控式一甲堰闸171钢筋砼/43010水力自控式表472泵站桥加固改造主要工程量表序号项目名称单位数量备注1围堰土方开挖M38002围堰土方回填M38003浆砌石拆除M315344桥面砼拆除M31625桥板C30钢筋砼M31766闸墩C25钢筋砼M34647C20底板砼M31458人行桥C20钢筋砼M33069支墩基础C20砼M30610支墩C20钢筋砼M31211M75浆砌石M3107212模板M2184313钢筋制安T7114橡胶支座M32615安装水力自控闸门扇3144M16水轮泵更换台4AT204017上水管更换M50200表473一甲村堰坝坝改造主要工程量表序号项目名称单位数量备注1围堰土方开挖M373922围堰土方回填M373923砼凿除M31894浆砌石拆除M3455C20底板砼M31896支墩C20基础砼M3037支墩C25钢筋砼M3078模板M23499安装水力自控闸门扇4130M10水轮泵更换台1AT20411上水管更换M5020048机耕桥设计XX人工河上原设置有3处机耕桥，目前因洪水冲击破损严重，现已不能通行，本次设计重建，即拆除原机耕桥，新建板梁式钢筋混凝土机耕桥，长255M，按3跨设计，每跨长85M。设计荷载按载重汽车10T，人群荷载按3KN/M2。具体见设计图。481机耕桥工程量表（1处）项目单位数量土方回填M311000板、梁C25砼M34128桥台（墩）C25砼M38982模板M215077M75浆砌石挡土墙M310730钢筋制安T805铺装层砼M381349（涵管）设计根据现场调查，初步确定设计23处自排涵管，涵管采用承插式预制砼管，有12处涵管内径06M，壁厚20CM，6处涵管内径08M，壁厚20CM，5处涵管内径10M，壁厚20CM。涵管采用拍门形式。涵管位置及设计具体参考设计图纸。5施工组织设计51施工条件（1）交通及建材供应条件本工程对外交通基本上已形成，便于土料和其它材料的运输。施工开采土料在施工现场20公里范围内，块石在40KM范围内的石料场可汽车运输，砂子和卵石要从15KM处的舂陵河砂石料场购买，利用汽车运输到工地；水泥从XX市采购。建材供应表表61（2）水文气象条件XX人工河为舂陵河一级支流，干流全长352KM，总流域面积356KM2，干流平均坡降为24。本工程项目区属于亚热带季风气候区，雨量充沛，四季分明，多年平均降雨量13754MM。根据XX市气象站19792009年（共31年）气象资料统计分析年平均气温175181；全年1月最冷，月均气温54，7月最热，月均气温299，全县10的活动积温56518，80保证率为53952，雨量充沛，历年平均降雨量13754MM，降雨年际变化大，年内分布不均，38月降雨占全年降雨量的67。历年平均相对湿度为82，历年平均蒸发量为1395MM。春多阴雨，低温寡照，春末夏初降水集中，常类别来源运距（KM）运输方式备注水泥XX市30公路木材XX市30公路油料XX市30公路砂卵石舂陵河15公路粘土料当地2公路多暴雨洪涝，盛夏初秋，持续高温少雨，冬少冰雪，历年平均无霜期长达289天，光照充足，全年日照时数1640小时左右，相对日照3640。（3）防洪工程组成本工程防洪方案主要采用土堤浆砌石砼预制块护岸防洪。（4）施工特点本工程土方数量大，砼工程量较多，块石料多，水位对本工程施工影响不大，常年除洪水期间，其余时段都可以施工。项目类型多，施工场地较宽广。本工程交通方便，物资、劳动力、水电供应等条件良好。（5）水电供应方式由于本工程用电量较小，负荷不大，可以从村级变压器接入电源，便可满足主要工程施工用电需要。施工用水主要由河内直接抽水，生活用水暂到附近村民压水井取水。施工对外及场内通讯主要利用移动电话。52施工组织形式按照建设项目三大体制改革的要求，项目建设实行项目法人责任制、建设监理制和招标投标制，项目法人为市农业综合开发办，项目施工和监理采取招标方式择优选择施工和监理单位。53料场选择及开采531料场的选择及规划砂卵石料从舂陵河砂石料场运输，成品料供货能力可满足本工程需要。粘土料场距防洪堤2KM，土质较好，储量、质量均可满足需要。块石料场距离工地40KM左右，储量可满足需要。532土料开采采用74KW推土机清理覆盖层，覆盖层剥离量按35考虑，1M3反铲挖装8T自卸汽车至各堤段。土料开采应采取自上至下分层开挖的作业方式。因开挖范围较大，料场四周布置一定数量的排水沟，以便及时排干工作面积水，同时须做好剥离土层之弃料规划工作，避免造成剥离料混杂于开挖料中而影响填筑用料质量。54施工围堰及度汛在本防洪堤段内，堰坝改造需要围堰。围堰采用袋装粘土。全年中除汛期涨洪水的时候暂停施工外，其余时间均可施工，本防洪堤的除险加固施工时间安排为1年，从第一年9月至第二年8月。55主体工程施工本工程施工均应符合相关规程、规范的规定。551土方开挖土方开挖采用机械清挖，运输汽车运至弃料场或就地填埋需要废弃的沟塘。552土方回填水毁土堤加高培厚，均采用8T自卸汽车由土料场运至各项目作业面，74KW推土机推平，每层铺土厚度2530CM，74KW拖拉机牵引812T羊足碾碾压，碾压遍数应通过现场试验确定。553浆砌石施工浆砌石护脚等项施工，采用02M3砂浆拌和机拌制砂浆，人工挑运50M，人工砌筑。护坡浆砌石施工要求坡面平整，垫层铺设均匀，坐浆饱满，块石安防应平稳牢固，砌缝填浆饱满密实，块石无尖角，倒悬，面层砌缝处理应光滑平整。护坡浆砌块石施工应按照由下至上的顺序，分段分区进行砌筑施工，下部砌时应全线先行完工，以防突发性洪水影响施工。浆砌石砌筑施工程序砂垫层铺设砂浆铺设砌石安放砌缝填浆钢钎插捣面层砌缝处理转入下一循环。554砼施工本工程砼工程主要集中在堰坝和桥梁改造上。砼采用1台04M3的拌和机拌和，三轮车人工运输。555砼预制块施工坡面清理、平整铺设垫层铺设砼预制块预制砼块搬运预制砼块测量放线验收（1）施工程序（2）方法1）测量放线利用测量仪器放线，护坡直线段每隔5M放一个边线点，曲线段加密，并挂坡度线，砌体每上升1M左右即复测一次。2）材料运输采用手拖或平板手推车运输，控制运输机械的行进速度，运输途中注意保持成品件的完好。3）混凝土预制块准备本工程所用的护坡混凝土预制块，在加工厂集中预制，加工数量按设计规格、长度所确定的数量，提前组织加工，应根据施工进度安排保证用量。成品加工所需的水泥、石料、水、砂等材料，质量要求同现浇混凝土，应经检验合格后方可使用。4）砌筑采用分层分段施工，坡面平整、夯实应达到要求，坡面局部松软时应采用浆砌石加固处理，砂石垫层砌筑完后表面勾缝，清理干净溅浆，并及时养护。5）检查验收根据设计图纸及砌体工程施工质量验收规范GB502032002）进行验收。严格按照砌体工程施工及验收规范（GB502032002）施工。混凝土预制块砌筑前，对坡面进行修整再按设计要求铺设垫层，经监理工程师验收合格后方可砌筑。铺前做好场地排水、设好样桩，备足垫层料。垫层由坡底逐层向上铺设，不得从高往下铺。陡于115的垫层施工时，采用挡板挡护，垫层铺好后进行必要的压实，对已铺好的垫层料及时进行上层护坡铺筑工作。混凝土预制块按从下往上的顺序砌筑，在砌护前测量放样按每1015M作为一个施工方格，先将每个单元划分为若干个方格并用预制块砌好框架，再逐步向上砌筑，达到表面平整、咬合紧密。（3）检查严格按照砌体工程施工及验收规范（GB502032002）验收。砌好后用3M靠尺检测其平整度，达到设计要求后再采用水泥砂浆勾缝。在勾缝之前，预制砼块先洒水湿润，使其表面充分吸水，无残留积水。缝宽一般为2035MM，砌缝做到饱满，勾缝自然，匀称美观，表面平整。砌体外露面宜在1218H内及时养护，养护时间14天。56施工布置561施工交通及运输量本工程外来器材物资通过正规公路转道乡村路可直达工地，对外交通较为方便。562施工房屋建筑针对本工程施工特点，本工程所需仓库建筑面积共计400M2，砼拌和站建筑面积300M2，生产生活用房面积约800M2。563施工临时占地本工程施工临时占地除利用堤防本身外，尚需临时征用附近各类土地约120亩。土料场所占地应在施工结束后整平后续建开发利用，压占采土地可随工程进展而逐步退还。564施工总布置本工程施工总布置遵照有利生产、方便生活、不占或少占耕地，尽量利用原有工程设施的基本原则。主要设施计有场内临时道路2条，拌和站2处，加工厂2处。仓库及生活福利设施均以各主要项目为中心，采用分散布置的方式进行布置。57施工总进度本工程施工总工期为1年。6工程占地处理本次XX人工河治理工程主要为沿河改建工程。堤防工程主要是利用原有工程占地，河流治理总长度441KM，左右岸堤防总长882KM。采取综合治理措施，根据实际测量图量算，需占地12亩左右。根据有关文件精神，该项目占地处理补偿不列在本次设计预算范围，由地方政府自筹解决。7环境保护设计71环境影响综合评价该工程的实施，将有利于XX乡的防洪治涝，免除洪水溃堤和河岸崩塌带来的一系列社会问题和环境问题，避免重大经济损失，改善生态环境，保障经济发展。工程建成后不产生“三废”污染。但工程在建设过程中会给周围环境带来一定的“三废”和噪声污染，可能引发水土流失，给施工附近交通和施工人员带来不利影响。需采取相应环保措施加以减免。72环境保护设计721施工区环境保护设计7211水质保护设计施工废水主要产生于砼工程施工砼预制、施工及机械检修等过程，其中，砼浇筑工程产生的废水主要污染物为悬浮物；机械设施备运行、检修、设备冲洗产生的废水主要为含油废水。砼废水处理本工程所需砼主要用在砼护坡和浆砌石防浪墙上。所需砼量不大，较集中，考虑到环保工程经性和可操作性，设计重点对堤防工程和施工产生的排水进行处理。具体措施为在制浆场设置1个沉沙池，长度为9M，宽度为1M，总池深15M，施工废水采用明沟集中将废水收集入池，沉淀泥沙由人工定期处理。含油废水处理机械检修、冲洗产生的油污如直接排入水体，因油污不易降解，易对附近域水体产生污染。因此，对于机械检修产生的废油应集中回收或就地烧毁，因工程为分段施工，设置1处机构集中冲洗点即可，冲洗废水由明沟集中收集入油水分离池。油水分离池设计为三格，单元格长度为9M，宽度为1M，池深15M。7212空气质量保护设计施工区主要空气污染物为TSP、CO、NOX，其中TSP主要为施工产生的粉尘和交通运输产生的扬尘所致，CO、NOX主要是施工燃油机械排放尾气所致。新修施工便道为土料运输主要路线，沿途扬尘污染较重。因此运输车辆必须安装尾气净化器，严禁超负荷运行，确保车辆尾气达标排放；在各施工区工程施工、车辆运输等产生的粉尘、扬尘对施工区或周围区域空气污染较大，设计配置洒水车1台，定期对施工区和运输路面进行洒水。7213噪声防护设计施工噪声主要为各种施工机构运行产生的噪声和汽车运输产生的交通噪声，其分布较为分散。目前，由于对库区防洪工程噪声防护没有经济有效的措施，因此对噪声的控制主要采用强化工程管理的办法，控制高噪声设备的运行时间，避开居民的休息时间特别是控制夜间施工的时间，在21时至翌日7时禁止高噪声设备的运行。对于汽车运输产生的交通噪声，主要是控制超载、限速和限制喇叭鸣放。对在高噪声环境下作业的施工人员，每天工作时间不超过6小时，并配备相应的防噪设备，如耳塞、耳罩等。7214交通保护设计为减免工程对交通的不利影响，设计采用以下保护措施做好施工运输路线安排和进度规划，优化施工方案，各施工区分段分片施工，根据工程需要修筑施工便道。7215人群健康保护设计施工期大量施工人群聚集，集中餐饮及住宿条件差，如不注意食宿卫生将有可能引发传染病流行。因此在施工准备期必须对施工人员定期进行卫生检查，有传染病的施工人员不能进场施工；有专人负责施工人员公共饮用水、饮食卫生管理，注意垃圾清除和其它废弃物的收集、填埋。根据蚊蝇孽生情况，适时运用生石灰等杀灭蚊蝇幼虫。由卫生防疫部门定期对临时生活区进行防消毒，保持工程临时生活区环境