河道治理工程可行性研究报告

1 河道治理工程可行性研究报告 1、综合说明 目区概况 *县位于山西省西部，吕梁山中段西翼，地理位置介于东经1110 0 ,北纬 378 387之间。 *县南北长 62 公里，东西宽 46 公里，总土地面积为 1440 平方公里，地势东北高，西南低，位于县城东部与交城县横尖镇交界处的关帝山主峰南阳山（孝文山）最高，海拔 2831 米，大武镇武回庄村河谷最低，海拔 987 米，相对高差 1844 米。 地貌东北部属土石山区，西南部为黄土丘陵沟壑区。土石山区面积 方公 里，占总面积的 该区山势雄伟，岩石裸露，峡谷陡峻，森林茂密，地势险要，沟壑密度为 然草灌丛生，植被覆盖完好，共有天然林 中乔木林 灌木林 然草地 亩，林草覆盖率为 。黄土丘陵沟壑区面积 总面积的 该区梁峁众多，谷深坡陡，沟坡植被很少，土壤贫瘠，沟壑密度为 草覆盖率为 30%。 *县共辖 5 镇 2 乡， 169 个行政村。截至 2009 年底全县有 人，其中农业人口 人，农村劳动力 个，其中男劳力 个。人口密度为每平方公里 98 人，人均土地面 2 积 ，人均耕地面积 。 *县国民生产总值 2009 年达到 120350 万元，农业总产值 8058万元。 2009 年粮食总产量 2520 万公斤，油料产量为 公斤。农民人均纯收入 1485 元。农村经济走上了协调发展的轨道，农村产业结构初步趋向合理，农业基础地位得到明显巩固。 文 道概况 北川河是三川河的一级支流，位于吕梁山脉中段西侧，地理位置介于东经 111250430，北纬 373658 371027之间。发源于 *县最北部的麻地渠村，由北向南纵贯 *县。 北川河流域地形东部、西部为山地和丘陵，中部切割下陷为河川。地势东北高，西南低，以关帝山为最高，海拨 2831 米，流域中部为北川河河谷，平均坡降 滩谷宽在 1 2 公里之间，滩面平坦，人口相对密集，是本流域主要的工农业生产区域。 本次治理的河段为 *县圪洞 镇 的西山村至桑家会村河段 ，全长2400m， 西山村断面处控制 流域面积 家会村断面处控制流域面积 计洪水成果 设计洪峰流量计算河段为 圪洞 镇 的西山村至桑家会村 。 由于中间有圪洞沟的汇入，将 设计河段 从圪洞沟的汇入口分为上下两段，上段为西山村段 、 下段为桑家会村段 。 3 根据防洪标准，确定设计河段乡村防护区的防洪标准为 20年一遇。 本次分析采用了三种计算方法，水文比拟法、山西省暴雨洪水计算实用手册（以下简称手册）中的经验公式法和推理公式法 。同一断面三种结果互相对照检验，上下游断面纵向比较，同时采用资料系列的延长更能反映流域的真实状况，使分析成果较之以前更为合理。 各断面不同方法设计洪峰 流量计算结果表 单位： m3/s 序号 断面名称 频率 (P) 设计洪峰流量 不同计算方法结果 采用值 经验公式法 水文比拟法 推理公式法 1 西山 5% 726 460 1180 460 2 桑家会 5% 推理公式法、经验公式法、水文比拟法三种计算方法所得结果中，推理公式法与其他方法所得成果相差较大，而经验公式法在面积较小的流域应用 效果较好，故本次分析各断面设计洪峰流量采用水文比拟法计算结果。 程建设内容 道治理任务 工程建设范围为 *县 圪洞 镇 的西山村至桑家会村 ，全长 2400m，主要建设内容包括 :河道清淤 2400 m、浆砌石河堤 4800m(其中西山村段 1000m，桑家会村段 3800 m),堤顶防洪道路 4800m，安全防护栏 4 4800m。 洪标准和工程等级 根据防洪标准（ 94）及堤防工程师设计规范（ 98）中的规定，按 20 年洪水标准。 程规划 程规划 设计中 ,按照因地制宜 ,就地取材 ,结合工程地质条件、水流条件、施工条件、投资、管理运行因素，确定规划方案。 北川河河道治理工程主要包括河槽疏浚工程、堤防工程 、 堤顶防洪道路 工程 、安全防护栏 工程。 道纵坡和过水断面设计 河道纵坡 :根据实测本段 河道 上段 纵坡 为 段 纵坡 过水断面：河道设计底宽采用山西省水利水电勘测设计研究院1999 年 5 月提出的 60 米的 宽度，采用明渠均匀流公式计算各段设计水深。 程管理设计 为加强河道工程管理，保证河道行洪顺畅和工程安全运行。由 *县水 利局和镇政府共同组建管理机构，由专人负责对工程进行维护、保养。 5 结合工程所在地的实际情况，交通工具考虑配置工具车一辆，生产管理通讯采用无线通讯方式。 为了工程维修及防汛抢险的需要，在堤防工程的重要堤段及险工段的背水侧设堆料平台，并储备一定量的砂卵石料及堆石料，河槽整治的砂卵石开挖料直接运至堆料平台，用于防汛抢险备用。 工组织设计 工条件 建筑材料：砂石骨料、块石、卵石混凝土料可就近购买，施工用水可抽取河水，施工用电采用自备电源。工程沿线有 209 国道，进入施工各地段，可利用现有乡村道路通行 。施工点范围内可沿河道修临时便道满足施工材料及弃料的运输要求。 工导流 本工程河槽段的施工安排在非汛期施工，以减小导流费用。堤防工程布置在河道两岸，临近主河槽施工时需进行导流。 体工程施工 本工程采用机械化或半机械化施工。选择有相应施工经验的专业施工队伍承担，严格按施工技术要求进行。 工交通运输 工程区沿线有 209 国道，对外交通比较方便，沿河两岸有乡村道路相通，沿堤线地段需修筑临时施工道路，用于工程建筑材料的进出施工现场。 6 工进度计划 本工程总工期 二 年，第一年 的 10 月至第 二 年 3 月为施工准备期，完成施工道路、临建、水电及施工围堰等项目，第 二 年 3 月至 10 月为 上段 主体工程施工期，完成 该 主体工程的施工任务；第 二 年 10 月至第 三 年的 7 月为 下段 主体工程施工期 ， 第 三 年的 7 月至 10 月 为 完建期，完成工程验收和其它扫尾工程。 境影响分析 河道整治工程是一项社会公益性质的项目 ,其对环境的不利影响主要表现在施工期，这些不利影响不仅是短暂的，而且通过采用相应的环境保护措施，这些不利影响可最大限度地减小或避免。河道整治工程完成后，河道防洪能力将大大提高，周边环境将会有大的改观，对社会 和谐和安定起到保障作用，因此，从环境影响方面来看，本区河道整治工程是必要和可行的。 程投资估算 本工程主要包括河道 疏浚 工程 、 堤防工程 、 堤顶防洪道路和安全防护栏 。 主要工程量为： 河卵石 开挖 河卵石 回填 砌石 缩缝 主要材料量为：柴油 石 泥 T。 7 工程建设工期 2 年，总用工 工时，折合工日 工日。 工程估算总投资 中：建筑工程 ，独立费用 元，基本预备费 元。 2010年总投资 1305万元 , 争取省补 650万元 ,市配套 325万元 ,县配套 330 万元； 2011 年总投资 元。 济评价 本次经济评价的基本依据为： 1、国家计划委员会和建设部联合下发的计投资 1993的 530 号建设项目经济评价方法与参数（以下简称方法与参数 2、水利部 1994 年 3 月发布的水利建设项目经济评价规范94 进行项目经济评价。 该项目经济分析期取 30 年 , 由于本工程属于社会公益性质的水利建设项目， 按照规范社会折现率采用 7%，基准点为开工第一年年初。 经计算该工程运行期的年运行费为 元 ， 年效益为 345 万元。 计算结果为： 经济净现值： 653 万元 8 经济内部收益率： 投资回收期： 论 该项目的实施 ，不仅可以提高河道的防洪标准，而且还可以改善当地生态环境， 促进各行业的全面发展，因此，该项目的实施是非常必要的。 项目实施期为 二 年，总投资 元；当社会折现率为 7时，经济内部收益率为 经济净现值为 653 万元， 。 根据以上分析， 该项目的建设是十分必要的，在技术、社会、环境上是可行的，经济上是合理的，各级政府和人民群众对此非常重视，建议尽快立项实施。 2水文 域概况 北川河是三川河的一级支流，位于吕梁山脉中段西侧，地理位置介于东经 111250430，北纬 373658 371027之间 。 发源于 *县最北边的麻地渠村，由北向南纵贯 *全 县，在 *县 境内流长80 公里，流域面积 方公里，出大武流进离石区，在柳林县汇入黄河。多年径流总量为 6951 万 9 北川河流域地形东部、西部为山地和 丘陵，中部切割下陷为河川。地势东北高，西南低，以关帝山为最高，海拨 2831 米，山上多为花岗岩和古老变质岩分布，森林茂密，天然草灌丛生， 1800 米以下为不同厚度的黄土覆盖，植被稀疏，支离破碎，水土流失严重。流域中部为北川河河谷，平均坡降 滩谷宽在 1 2 公里之间，滩面平坦，人口相对密集，是本流域主要的工农业生产区域。 象 *县属于暖温带大陆性季风气候区，四季分明。由于夏季多受副热带海洋气团影响，冬季受极地大陆性气团控制，四季气候差异悬殊，形成春季干旱、多风少雨；夏季炎热，多暴雨；秋季凉爽，阴 雨连绵；冬季寒冷，雨量稀少的气候特点。 1、温度 多年平均气温介于 4 9 之间，无霜期 90 150 天，冰冻期 4 5个月。全年 0 的 活 动 积 温 2800 3700 ， 10 积温2200 3100 。年均日照时数为 2738 小时，春季日照时数最多，在作物生长期的平均日照时数为 6 10 小时，属短日照地区。 2、降水 多年均降雨量为 440 650 毫米，均值 米，雨量分布受地形地貌的影响十分明显，其分布规律是东北部最多，西南部最少。雨量年际变化悬殊，最多年和最少年相差 473 毫米。雨量季节变化较大，降雨主要集中 在七、八、九三个月，占年降雨量的 63%，形成了 10 年际、季节旱涝交错的气候状态。 3、风向、风速 最大风力 6 7 级，多年平均大风日数 6 7 天，最多 13 天，最少 2 天。多年平均风速为 /秒，最大风速为 /秒，其特点为：深秋至初春多为西北风，春夏多为东南风。 4、蒸发量 年平均蒸发量 1907年降水量的 3 倍多。最大年蒸发量为2039.9 小年蒸发量为 1770.5 平均蒸发量为 设计河段下游约 1设有 1 处圪洞水文站，控制面积 749 结合设计河段两岸实际情况，根据防洪标准，确定设计防洪标准为 20 年一遇。 算方法 北川河 *段设计洪峰流量分析计算报告中指出， 推理公式法与其他方法所得成果相差较大，而经验公式法在面积较小的流域应用效果较好，故本次分析各断面设计洪峰流量采用水文比拟法计算。 11 治理段 12 算公式 计算公式： 32）（参设参设 P 式中： Q 设参 设计断面频率为 P 时的洪峰流量（ m3/s）； Q 设 P 参证站频率为 P 时的洪峰流量（ m3/s）； F 设 设计断面控制 流域面积（ F 参 参证站控制流域面积（ 证站不同频率洪峰流量的推求 由于设计断面 距离 圪洞水文站 较近 ，各断面的流域特征（流域面积、下垫面等因素）与圪洞水文站相近，所以可以将圪洞水文站做为各设计断面的参证站进行设计洪峰流量计算。 文站基本情况 圪洞站设立于三川河的一级支流北川河中游，属黄河流域黄河水系。位于山西省吕梁市 *县圪洞镇圪洞村，地理坐标为东经 11114，北纬 3753。 1957 年 1 月由黄河水利委员会设立峪口水文站，测验断面位于 *县峪口镇南村（ F=1133 1960 年 4 月，上迁 20圪洞镇，改名为圪洞水文站， 1965 年 4 月移交山西省水文总站。 史和实测洪水资料 收集到 1957年 2007年实测系列洪水资料 51年，其中 1957年1959 年系峪口水文站实测， 1960 年 2007 年系圪洞水文站实测。历史调查洪峰流量为 1196m3/s（ 1875 年）、 852m3/s（ 1917 年）。圪洞水文站与峪口水文站两站观测断面流域面积相差 384形成洪水的下垫面自然环境条件基本一致。峪口站 1957 年 1959 年实测洪 13 峰流量按面积的 三分之二次方修正；经修正与圪洞水文站实测洪峰流量系列合并为一个样本系列进行频率计算。 文资料的合理性检查分析 1、可靠性分析 实测洪水资料来源于中华人民共和国水文年鉴及刊印成果，圪洞水文站历史洪水资料来源于山西省洪水调查资料。 2、 一致性分析 资料系列的一致性，就是要求所使用的资料系列必须在同一类型或在同一条件下产生的。该流域气象成因不存在差异，一般情况下洪水是在暴雨的情况下形成的。 人类活动对水文的影响是十分复杂的，要搞清楚其影响规律及影响程度，是比较困难的，也是水文研究的重要 内容。我们曾对圪洞水文站年降水量与年径流深点绘双累积曲线分析，其关系基本成直线，一定程度上说明人类活动影响是存在的，但不重要。 3、代表性分析 水文资料系列的代表性是样本相对于总体而言，一般资料系列越长，丰平枯齐全，其代表性也愈高。圪洞水文站实测洪水资料系列长达 48 年，具有一定的代表性。 4、独立性分析 上述资料系列（洪峰流量）都是按照年最大值法取样所得，所以该资料系列具备独立性。 求方法 14 1、经验频率计算 将特大洪水与一般洪水构成的不连续系列，作为一个（不完全）样本，有下列计算公式： 特大洪水 : 1001 N 式中： 历史特大洪水流量或实测系列中的特大洪水流量经验频率（ %）； M 历史特大洪水流量或实测系列中的特大洪水流量在调查期内的序位； N 调查期年数。 一般洪水 : 1001)11(1 mP 实测洪水流量经验频率（ %）； a 特大洪水的项数； l 实测洪水流量系列中按特大洪水流量处理的项数。 2、统计参数的计算 统计参数按矩法计算 计算公式： N QN 11 1( ) C N K N Kv ia 1 1 1 121 12 ( ) ( ) 计洪峰流量推求结果 按皮尔逊 P 型曲线，离差平方和最小准则进行适线，使其点 15 线拟合最佳（见图 2以此推求各种频率的设计洪峰流量值，推求结果为： 圪洞水文站： %=511m3/s。 0%=348m3/s。 图 2圪洞水文站洪峰流量频率曲线图 设计断面洪峰流量计算 在设计河段下游设有圪洞水文站，流域内各计算断面的流域特征与圪洞水文站基本相同，因此，各断面设计洪峰流量计算，以圪洞水文站为参证站，选取圪洞水站相应频率的洪峰流量 计算，比拟法计算结果见表 2 水文比拟法计算各断面设计洪峰结果表 16 表 2 单位： m3/s 断面名称 频率 (P) 圪洞参证站 流域面积 (F) 设计流量 (Q) 面积 (F) 流量 (Q) 西山 5% 749 511 60 桑家会 5% 749 511 果合理性分析 目前，我省设计洪峰流量的常用计算方法有淤地坝工程技术规范规定的方法、经验公式法、推理公式法和水文比拟法 4 种计算方法。每种计算方法各有其适用范围。 1、淤地坝工程技术规范是山西省企业标准，于 1986 年 1 月1 日起实施，适用于我省水土流失地区，流域面积小于 50小流域淤地坝工程。其计算结果与其他方法（经验公式法）接近。 2、经验公式法对产汇流这一比较复杂的随机物理过程进行了简化甚至予以忽略，使其经验参数不稳定，其变幅较大，加之设计河段流域有几种地类组成，故一般不宜采用。而面积较小的流域，经验公式法所求得值效果还比较好。 3、推理公式法的理论虽然比较完备， 在我省有一套完整的运算系统，参数分析所选水文站资料均来自省内成果。但推理公式法与其他方法所得成果相差较大，其原因主要是流域产流地类的面积仅仅考虑地质条件，对流域植被、地形条件基本没有考虑。在具体的设计洪峰流量分析中，由于资料所限，流域地类划分难度大，亦不宜采用。 4、水文比拟法的首要条件，要求参证站的水文下垫面条件与设计断面以上流域水文下垫面基本相近。选用圪洞水文站作为参证站， 17 为同一流域，其地类、暴雨等主要影响因素有着一致性，虽然二者面积有差异，但计算公式本身考虑了面积差异，故采用圪洞水文站作为参证站的水文 比拟法比其它方法推算值更为合理。 3、工程地质 形地貌 该段 河床主要为砂、砾石，河床稳定性较好。河流受地质构造的控制，在东西背斜之间循着褶皱走向，由北向南流去，由于谷狭坡大，河漫滩、二级阶地和洪积扇发育不好，一级阶地是河谷地貌的主要单元。河漫滩土质偏砂，并夹有砾石和砂滩，宽度在 50 米 左右 。一级阶地高出河床 2，阶面较平坦，微向河床倾斜，宽约 100 米，为近代河流洪积冲积物，上面是 1深的砂性黄土状物质，下部为砂砾石层，二元结构明显，保存完好。 层岩性 该区 处于吕梁块隆的芦芽山赤坚岭梭形 掀背斜南端，关帝山穹状隆起西缘，离石中阳菱形复向斜北端。自然地貌为变质岩褶皱断裂、岩浆岩剥露穹隆中山、山间黄土谷地和梁峁状黄土丘陵四种类型。区内出露地层由老至新为： 中太古界界河口群奥家滩组（ 上太古界吕梁山群赤坚岭组（ 杜家湾组（ 宁家湾组（ 混合杂岩带（ 下元古界野鸡山群的青杨树湾组（ 白龙山组（ 18 震旦亚界长城系的汉高山组（ 古生界寒武系（ ）、奥陶系（ O）、石炭系（ C）及二迭系（ P）。 新生界第三系（ N）和第 四系（ Q）。 文地质 *县地质发展史与整个华北大陆一致，前震旦系地层为巨厚的混合花岗岩及其它古老变质岩，分布在东部关帝山周围，为隆起褶皱区。大武杨家会以北大部分地区以太古界、元古界地层为主，主要有吕梁山群野鸡山群变质岩、混合花岗岩。古生界寒武系、碳酸岩和石炭二迭系碎屑岩分布于石站头，张家塔及杨家会以南地区。新生界、第三纪地层覆盖于各地层之上。第四系地层沉积于北川河河道与沟谷地带。 域地质构造 据山西省地震活动资料 ,本区在离石以东田家会附近于 1829 年 4月发生 地震一次，据 1： 400 万中国地震烈度区划图（ 1990）（山西部分），本区地震烈度为 6 度。 然建筑材料 本工程建设需用建筑材料种类为：块石、水泥和清砂。 水泥：在 *县 水泥厂购买。 *县 水泥厂位于 *县大武镇 东坡 村。 块石：在潘家坂石料厂购买，潘家坂石料厂位于 *县圪洞镇潘家坂村。 19 清砂： 项目区 上游有采砂场，产量能满足要求。 4、工程任务和规模 会经济概况和工程建设的必要性 会经济概况 项目区共涉及 *县圪洞镇的西山和桑家会两个行政村，共 192户， 636 口人 ，劳动力 288 个，现有耕地面积 1272 亩。 区内以农业生产为主， 2009 年农业产值 元， 民人均纯收入 1450 元。 道治理现状及存在的主要问题 （ 1）治理情况 该区群众历来就有治河造地的习惯，虽然治理标准低、规模小、系统性差，但在开发滩地促进经济发展方面确实起到了积极作用。 （ 2）、河道现状及存在的主要问题 1、 河段大部分河道的行洪能力不足 5 年一遇的防洪标准。 2、支流汇入口没有工程设施，水流紊乱，破坏堤防。 3、河道淤积严重。 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 20 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。 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，支撑区域经济社会可持续发展。 道治理的目标 本次 治理的 目标是：通过治理，使洪水威胁严重、洪涝灾害较频繁、损失较大、严重影响区域经济社会发展的重点河段的防洪能力得到增强，区域内人民生命财产和经济社会发展的防洪安全保障问题得到初步解决。 21 5 工程设计 计依据 计标准 根据 防洪标准（ 94）及堤防工程师设计规范（ 98）中的规定，设防标准如表 4 1，按 20 年重现期设防。 表 4 1 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 计依据 1 中华人民共和国国家标准防洪标准 2 中华人民共和国国家标准 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 4 中华人民共和国国家标准堤防工程设计规范 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 工挡土墙设计规范等。 22 程规划 根据现有堤防和河道建筑物工程水毁的各种经验教训，综合考虑地质条件，水流条件、施工条件、投资、管理运行等方面的因素，按照因地制宜，就地取材的原则，确定治理规划方案。 河道整治工程主要包括堤防工程、河槽疏浚工程。以 20 年一遇洪水标准设计，堤防等级为 4 级。 道整治规划设计 道治导线设计 河道治理的目标就是确定合理的治导线最终形成固定而平 顺的河床，使两岸形成固定的河岸。治导线是否合理，直接关系到河道整治中工程规模，投资多少和整治后河流的稳定情况，因此治导线的确定是河道规划中一项重要内容，本次河道治理治导线的规划遵守了以下原则。 1、因势利导，顺应天然河流的流势，尤其是比较稳定的河段，它们是流域水沙和河床边界长期作用的产物 ,是确定治导线的基本依据。 2、河槽尽量顺直，但应遵循河流走势的自然规律，保持必要的弯道，不强求裁弯取直。 3、结合河道岸边的特点，在可能的情况下尽量使河道依托在基岩、陡岸，以便减少工程量，降低工程投资。 4、以河道主河堤间 中心点和主要建筑物中点作为河道治理设计 23 横断面的中心点。 5、尽可能利用已建堤坝，节约投资，但已建工程影响到行洪要求时，应予以拆除。 道纵坡设计 河道纵坡设计和河道中心线的设计皆为河道整治规划设计的重中之重，其设计的原则是： 1、规划的河道纵坡要和原河道纵坡基本一致，可以在局部地段进行调整，使河道纵坡变化趋小，纵坡趋于更合理。 2、河道纵坡设计要兼顾上下游，尽可能使河道纵坡变化小一些，较陡和较缓的坡段要给于适当的调整，以利水流平稳过渡，避免出现流态发生大的不均匀性，以利于河床的相对稳定。 3、考虑 到近年来，降雨偏少，没有发生过较大的洪水，河道多数是淤积，而不是下切的情况，在设计纵坡时，尽可能不要填方或少数地点填方，挖深一般控制在 2m 左右。 4、河道纵坡变化起始端不允许放在弯道内，尽可能远离弯道。 道过水断面的设计 河道设计采用明渠均匀流公式计算出设计水深。计算结果见表5 1。 计算公式： 式中： Q 河道设计洪水流量（ m3/s）； 24 河道过水断面 积（ C 谢才系数 6/11 ； n 过水断面糙率，河床为砂砾或卵石组成，底坡较均匀n= R 水力半径； I 河道纵坡； 堤工程设计 顶高程 根据堤防工程设计规范， 堤顶高程为设计水深加堤顶超高确定。堤顶超高按 计算公式为： Y=R+e+A 式中： Y 堤 顶超高（ m） 设计波浪爬高（ m） e 设计风壅增水高度（ m） A 安 全加高 ，根据堤防工程设计规范（ 8）表 4 级堤防安全加高为 计波浪爬高 设计 综合 纵坡 过水 水力 流速流量 糙率 i 断面 半径 V(m 3 /s) n W X R (m/s)1 西山 460 0 家会 0 50 65 1序号分 段河宽b(m)水深h(m)湿周 25 公式采用： 河坝内坡比 m=采用 mK 2） 进行计算。 式中： K 斜坡的糙率及渗透性系数 ，查表 1 K =v 经验系数，可根据风速 V=13（ m/s）、水深（ m）、重力加速度 g=m/成的无维量 V/ 表 2 得 ： d= d= p 爬高累积频率换算系数，据 / 无风情况下 ,光滑不透水护面 (K =1)、 H =1m 时的爬高值，按表 4 确定。 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 计算风速（ m/s），取 13m/s F 风区长度（ m），取 60m g 重力加速度，取 计算 d= H =d= H =d= / d= /： 算得： d= d= 雍水面高度 26 计算公式： 2 c o v ( 式中： e 计算点的风壅水面高度（ m）； K 综合壅阻系数，可取 K=0 V 设计 风速， 按计算波浪的的风速确定 , V =13m/s； F 计算点逆风向量到对岸的距离 (m)，取 60m； d 水域平均水深； 风向与垂直于坝轴线法线的夹角，取 45。 将以上数据代入公式计算得： d=， 风雍水面高度为： e=d=， 风雍水面高度为： e=顶超 高 西山段， d=Y=m 桑家会段， d=Y=m 取 Y= 堤 高 度 堤高 =设计水深 +堤顶超高。计算结果见下表 表 5段 设计水深（ m） 堤顶 超高（ m） 堤高（ m） 桑家会段 山段 、 坝基埋深 1、水流平行于岸边的冲刷计算。 计算公式采用堤防工程设计规范（ ( ) 1 cp 允 27 式中： 局部冲刷深度（ m），从水面算起； 冲刷处的水深（ m）； 平均流速（ m/s）； V 允 河床面上允许不冲流速 （ m/s），河槽水深在 床按小卵石考虑，查水力计算手册表 2 s; n 与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取 n=1/4。 计算结果见表 5坝冲刷深度计算 (水流平行于岸坡 ) 工程名称 冲深 (m) 局部冲刷深 m) 冲刷处水深 m) m/s) V 允 (m/s) n 允 ( 允 )n1 西山段 家会段 2、基础深度的确定 基础埋深应为计算局部冲刷深度加上安全深度。 即： H 基 = h 冲深 B+ ，安全深度 可取 2 2. 5m，各段河坝的基础确定见表 5 4 坝基埋深表 表 5程名称 冲深（ m） 基础埋深 西山段 家会段 、 坝型、结构 浆砌石堤防型式为重力式， 共规划堤防工程 4800m，其中 :西山 28 段堤防长 1000 m， 桑家会堤防 3800 m，堤防工程顶宽 0.5 m，迎水坡直立 ,背水坡 1:具体结构尺寸详见 附图 。 4 稳定计算 (以桑家会村段为例进行计算 ) 1、土压力计算 土压力 （土力学 式中： H 坝后回填土高度，取 H= 坝后回填土容重，取 = B 计算长度，取 B=a 主动土压力系数， Ka=5)= 回填土摩擦角，取 =35 2、 坝体受力计算，具体计算结果见表 5 3、地基应力验算 m a xm i W 式中： 河坝基底应力的最大值或最小值（ G 作用在河坝上全部垂直于水平面的荷载（ G= M 作用于河坝上全部垂直于水平面平行前墙墙面方向形心轴的力矩之和（ kNm）。 M=m； A 河坝基底面的面积（ A= W 河坝基底面对于基底面平行前墙墙面方向形心轴的截面矩（ 216W L BB= W=1=29 m a xm i W= =25t/基满足要求。 4、抗滑验算： C 式中： 河坝沿基底面的抗滑稳定安全系数； f 河坝基底面与地基之间的摩擦系数，取 G 同上， G= H 作用于河坝上全部平行于基底面的荷载（ H= C = = 抗滑满足要求。 5、抗倾验算 0 式中： 河堤抗倾覆稳定安全系数； 对河堤基底前趾的抗倾覆力矩（ kNm）， kNm 对河堤基地前趾的倾覆力矩（ kNm）， kNm。 0 = = 抗倾稳定满足要求。 30 重力式坝稳定分析计算表 表 5 受力名称 符号 计算式 作用力 (T) 对 对 对 对 垂直力 水平力 自重 1/2) 土重 1/2) 土压力 1/2) 31 道设计 本次设计基本维持原河床弯道，只对局部地段稍作调整，并保证弯道半径不小于倍水面宽。此次河道整治工程设计共有弯道 3 处。 道横向水位差计算 弯道横向水位差是水流在弯道内作曲线运动时，引起的横断面上凹岸与凸岸水位之差，计算公式采用水力计算手册 式 进行计算。 2221()1 12 式中： h 弯道横向水位差（ m） B 弯道水面宽度 (m) R 弯道断面中心线的曲率半径 (m) v 断面中心平均流速（ m/s） 具体计算见表 5 道最大冲深值计算 计算公式采用水力计算手册 式进行计算： m a 式中： 最大冲深值（ m）（从水面算起）； 计算断面平均水深（ m）； ，其中： 为过水断面面积（ B 为河面宽（ m） 1R 凹岸曲率半径（ m）。 32 具体计算见表 5 道左右堤长度计算 180式中： 弯道弧度对应的园心角。 R 圆弧半径。 具体计算见表 5 它设计 1、 伸缩缝 砌石河堤每 50m 设一条伸缩缝，伸缩缝用 沥青木板 塞缝。 2、堤后排水 河堤后设两排排水管，分别在离河槽底 处，排水管口设反滤料。 淤疏浚工程设计 对 河道治理范围内河床进行清淤疏浚，清淤疏浚工程遵守了以下原则。 1、河道行洪能力达到 20 年一遇防洪标准。 2、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。 3、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。 33 4、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。 顶防洪道路 设计 堤顶防洪道路布置在河堤两侧 ,道路 宽 5m， 长 先铺 现浇 凝土 面与堤顶同高 。 全防护栏 设计 由于堤防两岸是居民区，堤防工程较高，为了安全，在堤防工程顶部设安全防护栏 34 弯道横向水位差计算表 (假定平均流速发生在断面中线，比能与断面为定值时的横向水位差 ) 表 5号 桩号 h 流速 v (m/s) v2 g v2/g 弯曲方向 中心线半 径 R(m) 水面宽 B(m) 1+2 编号 1 0+000 2 0+210 300 60 3 0+290 200 60 4 0+890 420 60 35 弯道最大冲深值计算表 表 5号 桩号 冲刷深 h (m) (m) (m) 过水断面面 积 (m) 凹岸水深 (m) 凸岸水深 (m) 河面宽 B (m) 凹岸半径 R1(m) 备注 1 0+000 2 0+210 0 330 3 0+290 0 230 4 0+890 50 0 450 36 弯道左、右岸坝长度计算表 表 5 序号 桩号 弯道方向性 （凹） 弯道中心线长度 （ m） 凹岸长度 （ m） 凸岸长度 （ m） 弯曲角 凹岸半径 m） 凸岸半径 m） 备注 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 管理机构 为加强河道工程管理，保证河道行洪顺畅和工程安全运行。根据水利工程管理单位编制定员 试行标准（ 本工程应建立专门的工程管理站，负责工程的正常安全运行、工程防汛、工程养护维修、开展绿化等综合经营工作，由 *县水利局和圪洞镇镇政府共同组建管理机构，由专人负责对工程进行维护、保养。 程管理范围 堤防工程外坡脚 20 米以内为工程的管理范围。使用权为工程管理单位，管理范围的边界线和保护范围的边界线设置界限标志。任何单位和个人不得在其范围内从事任何危害工程安全的任何活动。 程观测 根据河道的水文、气象等条件，每年汛期都应对工程进行安全监测，对堤防工程应进行定期 和不定期的检查，检查险工险段堤岸有无崩塌现象发生，检查河床冲刷情况，检查建筑物基础有无损坏，检查河床流路的摆动情况，特别是发生大洪水等非常情况时，要加大检查的频率和力度，及时发现存在问题，及时上报上级主管部门，及时补救、恢复。 38 通与通讯设施 结合工程所在地的实际情况，工程管理充分利用现有交通道路，不再新修，交通工具按有关规定，考虑配置工具车一辆。由于河道较长，未设内部通讯系统，生产管理通讯采用无线通讯方式。 汛抢险设施 为了工程维修及防汛抢险的需要，在堤防工程的重要堤段及险工段的背水侧设堆料 平台，并储备一定量的砂卵石料及堆石料，河槽整治的砂卵石开挖料直接运至堆料平台，用于防汛抢险备用。 7施工组织设计 工条件 工程所在地属暖温带大陆性季风气候区，四季分明。其气候特征是春季干旱、多风少雨；夏季炎热，多暴雨；秋季凉爽，阴雨连绵；冬季寒冷，雨量稀少。多年平均气温介于 4 9 之间，无霜期 90 150天，冰冻期 4 5 个月 ,冻土厚 100年均降雨量为 440 650 毫米，均值 米。 筑材料 河道整治工程，主要建筑材料是块石、砂、水泥和少量砼粗骨料。石料供应主要来源为潘家坂石 料厂。潘家坂石料厂位于 *县圪洞镇潘 39 家坂村，石料厂的块石储量可满足施工用料。料场的石料为砂岩，经试验硬度强度抗风化均符合要求。平均运距 20 砂子