吕梁市新城区边山防洪工程

1.3 项 目 背 景 1.3.1 新 城 区 建 设 对 防 洪 安 全 的 需 求 a)边 山 洪 水 是 北 川 河 新 城 区 河 段 的 主 要 洪 水 来 源 在 新 城 区 上 游 约 15km处 建 有 横 泉 水 库 ， 水 库 对 洪 水 的 调 节 作 用 ， 改 变 了 下 游 天 然 洪 水 的 时 程 分 配 以 及 峰 、 量 大 小 ， 从 而 直 接 影 响 到 下 游 河 道 工 程 的 设 计 洪 水 计 算 ， 分 析 设 计 洪 水 就 需 要 考 虑 横 泉 水 库 下 泄 洪 水 和 横 泉 水 库 设 计 断 面 区 间 (以 下 称 “区 间 ”)洪 水 的 遭 遇 和 组 合 ， 即 设 计 断 面 洪 水 推 求 采 用 地 区 洪 水 组 成 法 。 匕 川 河 霍 州 煤 电 李 家 沟 大 桥 段 河 道 整 治 工 程 规 划 方 案 分 析 了 “横 泉 水 库 与 设 计 断 面 同 频 率 ， 区 间 相 应 ”、 “区 间 与 设 计 断 面 同 频 率 ， 横 泉 水 库 相 应 ”两 种 洪 水 组 成 方 法 。 分 析 计 算 表 明 ， 设 计 洪 水 应 采 用 第 二 种 组 合 ， 见 表 1 3 1。 即 边 山 洪 水 是 北 可 新 城 区 河 段 设 计 洪 水 的 主 要 组 成 部 分 。 显 然 新 城 区 及 其 上 游 两 侧 丘 陵 区 洪 水 直 接 影 响 新 城 区 安 全 。 横泉水库与设计断面同频率 区间与设计断面叵 频率 频率 水库下泄 流量(m3s) 区间洪 峰 流量 (m s) 设计断面洪 峰 流量(m s) 水库下泄 流量(m3s) 区间洪峰 流量(m s) 设计断面 洪峰流量 (ms) P 二 1 692 1066 1758 450 1383 1833 P 二 2 450 848 1298 243 1066 1309 b)新 城 区 建 设 需 要 确 保 防 洪 安 全 “75 8洪 水 ”， “98大 洪 水 ”给 我 们 留 下 了 太 多 的 深 刻 惨 痛 记 忆 。 洪 水 无 情 ， 会 造 成 人 民 生 命 、 财 产 重 大 损 失 。 新 城 区 建 设 ， 应 当 统 筹 城 市 防 洪 安 全 问 题 ， 构 建 完 整 的 防 洪 工 程 体 系 ， 并 为 工 程 的 建 设 预 留 空 间 。 新 城 区 两 侧 为 黄 土 丘 陵 区 ， 沟 壑 密 布 ， 大 的 支 沟 达 到 18条 。 受 黄 土 地 质 条 件 限 制 ， 经 历 雨 水 自 然 侵 蚀 后 ， 这 些 支 沟 边 坡 陡 峭 ， 存 在 坍 塌 隐 患 。 黄 土 丘 陵 区 的 暴 雨 洪 水 集 中 在 夏 季 ， 具 有 形 成 快 、 汇 流 时 间 短 、 峰 高 流 急 的 特 点 。 这 些 支 沟 洪 水 ， 严 重 威 胁 新 城 区 的 安 全 。 因 此 ， 进 行 边 山 防 洪 治 理 ， 解 决 新 城 区 防 洪 安 全 问 题 ， 是 新 城 快 速 建 设 发 展 的 先 决 条 件 之 一 。 c)边 山 坡 水 携 带 泥 沙 ， 严 重 影 响 市 容 和 人 民 生 活 项 目 区 属 于 黄 土 丘 陵 区 ， 植 被 覆 盖 率 低 ， 土 地 生 态 条 件 脆 弱 ， 水 土 流 失 严 重 。 下 雨 时 ， 边 山 洪 水 泥 沙 会 漫 溢 进 入 道 路 、 街 巷 ， 污 染 城 市 环 境 。 雨 后 往 往 发 生 扬 尘 、 扬 沙 现 象 ， 既 不 利 于 市 民 的 生 产 生 活 ， 也 破 坏 了 市 容 市 貌 ， 损 害 了 城 市 形 象 ， 影 响 的 城 市 旅 游 效 益 的 发 挥 ， 不 利 于 城 市 可 持 续 发 展 。 综 上 所 述 ， 防 洪 安 全 需 求 是 新 城 区 建 设 所 急 需 的 。 1 3， 2 项 目 建 设 的 必 要 性 进 行 吕 梁 市 新 城 区 边 山 防 洪 工 程 规 划 ， 具 有 重 要 的 现 实 意 义 。 a)有 利 于 保 障 吕 梁 新 城 防 洪 安 全 ， 促 进 社 会 经 济 可 持 续 发 展 根 据 吕 梁 市 城 市 总 体 规 划 ， 吕 梁 市 为 山 西 省 西 部 区 域 性 中 心 城 市 ， 晋 西 交 流 的 区 域 性 中 心 城 市 ， 山 西 省 “综 改 区 ”循 环 经 济 示 范 区 、 离 柳 中 煤 炭 能 源 服 务 基 地 服 务 中 心 ， 以 教 育 、 金 融 、 信 息 、 物 流 、 旅 游 等 现 代 服 务 业 为 主 的 区 域 性 综 合 城 市 。 进 行 边 山 防 洪 治 理 ， 保 障 吕 粱 新 城 防 洪 安 全 ， 必 将 促 进 吕 梁 新 城 区 建 设 ， 拉 动 吕 梁 市 社 会 经 济 更 快 的 腾 飞 ， 促 进 社 会 经 济 可 持 续 发 展 。 b)城 市 生 态 环 境 建 设 的 需 要 当 今 社 会 ， 环 境 与 发 展 是 主 流 ； 而 加 强 环 境 建 设 、 优 化 人 居 环 境 ， 全 面 建 成 小 康 社 会 是 我 国 进 行 社 会 主 义 现 代 化 建 设 的 新 目 标 ， 是 科 学 发 展 观 的 体 现 。 加 强 吕 梁 市 新 城 区 生 态 环 境 建 设 ， 创 造 安 全 舒 适 、 文 明 健 康 、 景 观 优 美 、 生 态 良 好 的 人 居 环 境 和 城 市 环 境 ， 推 动 城 市 的 可 持 续 发 展 ， 已 成 为 新 时 期 城 市 建 设 与 环 境 保 护 工 作 的 重 点 ， 更 是 落 实 科 学 发 展 观 的 具 体 措 施 。 项 目 区 生 态 环 境 脆 弱 ， 植 被 覆 盖 率 低 ， 水 土 流 失 严 重 ， 洪 水 携 带 大 量 泥 沙 进 入 下 游 城 区 ， 不 但 影 响 城 市 安 全 ， 也 影 响 了 城 市 景 观 、 生 态 环 境 。 雨 后 扬 尘 、 扬 沙 现 象 ， 也 影 响 了 城 市 形 象 。 因 此 防 洪 工 程 建 设 ， 能 促 进 建 设 宜 居 城 市 的 加 速 实 现 。 1， 3， 3前 期 项 目 工 作 2012年 10月 ， 我 中 心 编 制 完 成 了 吕 梁 市 新 城 区 边 山 防 洪 与 生 态 治 理 工 程 规 划 ， 并 于 2012年 11月 1日 向 吕 梁 市 领 导 进 行 了 汇 报 。 根 据 领 导 的 指 示 及 “吕 梁 市 新 城 建 设 边 山 防 洪 项 目 指 挥 部 ”的 反 馈 意 见 ， 我 中 心 继 续 完 善 方 案 ， 编 制 吕 梁 市 新 城 区 边 山 防 洪 工 程 规 划 方 案 报 告 和 图 册 。 1 4工 作 方 法 及 内 容 1 4 1 工 作 方 法 此 次 工 作 的 技 术 路 线 是 在 充 分 搜 集 和 利 用 已 有 资 料 的 基 础 上 ， 结 合 工 程 特 点 及 区 内 主 要 水 文 地 质 情 况 的 特 征 ， 进 行 必 要 的 现 场 野 外 查 勘 、 同 当 地 资 深 技 术 人 员 座 谈 等 ， 经 综 合 分 析 研 究 ， 编 写 本 工 程 规 划 方 案 。 按 照 业 主 要 求 ， 工 作 深 度 为 “规 划 方 案 ”， 但 要 提 出 工 程 规 模 、 数 量 、 型 式 及 投 资 估 算 。 因 此 本 次 工 作 的 实 际 深 度 参 照 项 目 建 议 书 阶 段 执 行 。 1 4 2 工 作 内 容 自 2012年 11月 1日 汇 报 后 ， 根 据 业 主 反 馈 意 见 ， 通 过 内 部 协 调 研 究 商 议 后 ， 我 中 心 派 人 员 7人 于 2012年 11月 13日 赴 山 西 吕 梁 市 离 石 区 进 行 现 场 工 作 ， 至 2012年 11月 17日 返 回 单 位 止 ， 本 次 现 场 工 作 时 间 共 计 5日 。 在 吕 梁 市 水 利 局 派 员 陪 同 下 ， 我 中 心 人 员 对 18条 主 沟 沟 口 及 店 坪 沟 、 下 安 沟 、 上 安 沟 、 西 属 巴 沟 沟 内 情 况 等 进 行 了 实 地 查 勘 ， 共 拍 摄 照 片 221幅 。 查 勘 期 间 ， 我 中 心 人 员 就 吕 梁 市 边 山 防 洪 及 相 关 水 利 工 程 整 治 问 题 ， 同 吕 梁 市 水 利 局 及 其 下 属 单 位 的 有 关 资 深 技 术 人 员 进 行 了 多 次 座 谈 ， 取 得 了 很 好 的 效 果 ， 并 且 搜 集 到 吕 梁 新 城 概 念 规 划 及 核 心 区 城 市 设 计 、 吕 梁 市 水 利 发 展 十 二 五 规 划 、 山 西 省 水 文 计 算 手 册 、 店 坪 沟 淤 地 坝 坝 系 布 置 以 及 地 形 图 等 资 料 ， 有 力 支 持 了 设 计 工 作 。 在 此 十 分 感 谢 市 水 利 局 及 其 下 属 单 位 的 配 合 ! 我 中 心 十 分 重 视 此 项 工 作 ， 增 加 了 项 目 人 员 ， 同 时 加 班 加 点 进 行 规 划 设 计 ， 按 时 拿 出 了 成 果 。 2， 2存 在 的 主 要 问 题 综 上 所 述 ， 吕 梁 新 城 边 山 防 洪 排 沙 主 要 存 在 以 下 问 题 ： a)个 别 支 沟 沟 口 被 侵 占 ， 或 改 为 暗 涵 ， 断 面 萎 缩 ， 难 以 满 足 新 城 区 防 洪 排 涝 安 全 需 要 。 例 如 ： 相 当 沟 、 举 人 头 沟 、 茂 塔 沟 等 均 存 在 以 上 问 题 。 b)项 目 区 水 土 流 失 严 重 。 项 目 区 位 于 黄 土 丘 陵 区 ， 植 被 覆 盖 率 低 ， 土 地 生 态 条 件 脆 弱 ， 黄 土 遇 水 失 陷 ， 泥 沙 随 水 流 下 泄 ， 水 土 流 失 严 重 ， 影 响 河 道 行 洪 安 全 。 c)临 城 区 山 坡 植 被 差 ， 水 土 流 失 导 致 市 区 扬 尘 、 扬 沙 发 生 。 由 于 沟 道 边 山 坡 面 未 防 护 ， 一 遇 雨 水 即 造 成 水 土 流 失 ， 一 旦 风 起 ， 土 地 即 造 成 扬 尘 、 扬 沙 现 象 ， 严 重 影 响 城 市 形 象 。 d)部 分 现 有 淤 地 坝 已 到 淤 积 年 限 。 由 于 原 设 计 标 准 低 ， 加 上 管 理 不 到 位 ， 部 分 淤 地 坝 的 泄 洪 设 施 毁 坏 。 淤 地 坝 存 在 漫 坝 跨 坝 风 险 ， 影 响 下 游 城 市 安 全 ， 需 要 除 险 加 固 。 例 如 ： 店 坪 沟 内 部 分 淤 地 3 概述 3，l 规划依据 3，1，1 业主委托与要求 a)委托书，吕梁市水利局，2012716： b)关于“吕梁市新城区边山防洪工程规划方案 修改意见 ，吕 梁市新城建设边山防洪项目指挥部，2012112 3，I，2法律法规与规程规范 a)中华人民共和国水法 ； b)中华人民共和国防洪法坎 c)中华人民共和国河道管理条例次 d)防洪标准(GB5020194)； e) 城市防洪工程设计规范(GBT50805-2012)： 0 堤防工程设计规范(GB50286-98)： g) 堤防工程管理设计规范(SLl71-96)： h) 水利水电工程水文计算规范(SL278-2002)； 水利水电工程设计洪水计算规范(SL44-2006)； j) 水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)： k)水土保持综合治理技术规范(GBT1645311645361996)： 1)碾压式土石坝设计规范(SL274-2001)： m) 水土保持治沟骨干工程技术规范(SL289-2003)： n) 水土保持综合治理效益计算方法(GBT157741995)： 313 相关资料 a)北川河霍州煤电一一李家沟大桥段河道整治工程规划方案 ， 吕梁市水利局，20126； b)吕梁新城概念规划及核心区城市设计 ，上海同济城市规划设 计研究院； c)吕梁市水利发展十二五规划 ， 吕梁市水利局，20112 d)山西省水文计算手册 ， 山西省水利厅，20113； e)业主提供的其他资料。 3，2 规划范围 根据业主的委托书，本项目的规划范围为：北起方山县西相王(霍 州煤电上游2km3km)、南至吕梁市龙凤北街北川河大桥(下文简称 龙凤大桥)，全长约16km。东西以两山分水岭为界。 根据1：5万地形图量测，项目区南北长约16km，东西宽15kin，面 积228km2。其中新城区位于北川河河谷，宽15km20kin，面积约 ISkm2。新城区西侧山脚至分水岭的山丘区宽约85km，面积约124km2。 新城区东侧山脚至分水岭的山丘区宽约63km，面积约78km2 3，3规划原则 本项目执行以下原则： a)安全第一的原则。项目区洪水泥沙直接威胁新城区安全。 因此 在工程布局、防洪标准确定、工程措施选择上要充分考虑新城区的安 全需求。 b)因地制宜、易实施性原则。注重现场调查，紧密结合项目区的 地形地貌、村庄、工矿及交通设施， 因地制宜布置水利工程，尽量减 少拆迁，降低工程设施难度，有力支撑新城区建设。 c)协调相关规划、系统治理的原则。要服从流域规划，协调城市 总体规划，处理好局部与整体的关系； 坚持防洪排沙、水土保持与城市环境建设相结合，统筹兼顾，系统治 理。 d)坚持工程与非工程措施相结合的原则。树立建设与管理并重的 思想，强化非工程措施，提高管理能力，建立全面的防灾排沙体系。 e)统一规划，分期实施，确保重点，兼顾一般的原则。制定分期 实施计划，优先安排直接影响新城安全的重点工程。 3，4规划目标 业主要求的工作内容为吕梁市新城区所涉边山沟道防洪工程规划， 工作核心是解决直入城区的洪水问题，只做边山边沟防洪工程和疏浚 工程(直至送入主河道)规划方案，坡面植被治理工程暂不考虑。 本次规划以中华人民共和国水法 、 中华人民共和国防洪法 为依据，全面贯彻以人为本，全面、协调、可持续的科学发展观，充 分认识防洪安全的重要性和紧迫性，紧紧围绕保障吕梁市经济社会可 持续发展战略的基本要求，统筹兼顾，构筑保障城市安全的项目区防 洪治沙工程体系，促进新城区城市防洪安全工程建设。 项目的具体规划目标为：通过现场地形、地质、地物条件调查， 结合新区城城市规划及北川河河道整治工程规划， 以防洪、治沙为核 心目标，兼顾改善生态环境，将工程措施与非工程措施相结合，构建 防洪治沙工程体系，使新城区达到设计防洪标准，确保新城区防洪安 全。 6 防洪治沙工程总体规划 6.1基本思路 6.1.1项目区的洪水特点及防洪需求 吕梁市属半干旱大陆性季风气候，四季分明，差异悬殊。春季干燥，西风多；夏季炎热， 雨量集中；秋季凉爽，气候宜人：冬季寒冷，降雪偏少。多年平均降水量502.5mm,降水量的季节分布很不均匀， 夏季最多，冬季最少。从统计资料分析，暴雨多出现在7月和8月，占全年总 暴雨的80，6月和9月占18。降水强度大，多大雨、暴雨。洪水沙量大沙量大，峰高量小，水流迅急。 项目位于黄土丘陵沟壑区，水土流失严重，地形地貌表现为沟道密度大、沟深坡陡。加上垦殖过度，项目区易 发生洪水灾害。 因植被覆盖率低，土地多裸露，易发生大风扬沙天气。 项目区之间为北川河河谷，项目区大于1km的18条沟道洪水全都排入北川河河谷。吕梁市新城区即位于此段 河谷。项目区峰高流急含沙量大的沟道洪水直接威胁着新城区安全。新城区两侧山坡的坡面洪水携带泥沙，漫 流进入城市道路、街巷，雨后产生的积土、扬尘严重污染了城区 环境，给市民生活带来了不便。 因此，保障新城区安全，打造宜居城市，有必要在项目区进行防洪治沙工程。 6.1.2防洪治沙措施 河流常用的防洪治沙措施可以概括为：拦、排、分、截、调、挖、 防洪措施主要为拦、排、分、截、调，治沙措施主要为拦、调、挖、放、植。 “拦” ，即在河道上修建水库、水闸等控制性工程，拦蓄洪水泥沙消减下游控制断面的洪峰流量，减轻下游河 道的防洪压力。如黄河小浪底工程在防洪治沙方面发挥着重要作用。 “排” ，即通过疏挖河道、修筑堤防、护岸等工程措施提高河道通行能力，将洪水快速送达下游河道、湖泊 或海洋。如黄河、长江中下游的整治工程。 “分” ，即将洪水分走。或者分入其他河道排走，或者分入蓄滞洪 区暂时存储，以消减主河道的洪峰和洪量，降低保护河段的防洪压力。 如淮河开挖了入海分洪水道，增加了入海口；黄河下游设置了蓄滞洪 区。 “截” ，即拦截高地或山坡来水，从高处将坡水导走。如南水北调 中线工程在经过山前坡地时，根据坡水分析成果，在其左侧分段设置 了截洪沟。 “调” ，即通过水库联合调度调节洪水过程及水沙组合，或消减洪 峰，或利用水流的自然力量塑造河道断面，维持河道行洪能力。如黄 河水利委员会通过黄河小浪底水库、三门峡水库、陆浑水库的联合调 度，进行黄河的调水调沙，有效加大了主槽的行洪能力。 “挖” ，即对多泥沙河湖，通过挖泥船等人工措施直接将河底、库 底的泥沙挖走，或者通过强力搅拌机掀起已经淤积的泥沙，利用水流 或机械设施将其运走。 放” ，即将浑水引致两岸沉淀，清水回归河道或直接利用，如黄 河中游的淤粗排细工程、下游的两岸放淤固堤工程。 “植” ，指植树种草，增强土地的抗冲蚀能力，减少泥沙的流失。 这是一项见效慢、投资大、但能根治水土流失的王程措施。 河流防洪治沙是个复杂的系统工程，一般不能只考虑一种措施， 而应是各种措施的有机组合；不能只考虑当前应急工程，也应放眼长 远的根治措施：同时还需要兼顾对左右岸、上下游的影响，因地制宜、有针对性的安排 工程顺序。 因此，防洪治沙工程必须上中下游统筹兼顾； 多种措施互配合，水沙兼治，综合治理，科学安排防洪体系建设的总体布局。如黄河按照“上拦下排，两岸分 滞”的方针处理洪水，采取“拦、排、放、调、挖”综合措施处理泥沙，形成了黄河独有防洪减淤的总体布局。 6.1.3项目区的防洪治沙基本思路 根据项目区的地形、地貌、地质、水沙特点和新城区的防洪要求，项目区的防洪治 沙措施可以选择“拦、排、截、植” 。 6.1.3.3临新城区坡面水的防治 新城区面临坡水威胁。对临新城区的坡面水，宜采用“截”的工程措施，即在坡脚（或坡腰）处设置截洪 沟，坡面水通过截洪沟向两侧就近排入支沟，再流入北川河，以保护高程相对较低的新城区。 “截”的实质是 “高水高排” 。 “截”要有配套的边坡防护措施，以防治坡面塌滑从而淤堵截洪沟。边坡防护措施包括必要时的 削坡、护坡、坡顶坡面有组织排水等工程措施。 因此，对临新城区坡面水的治理思路可以概括为：“高水高排，边坡防护” 。 6.1.3.3毛沟及坡面治理措施 “植”是治理毛沟源头及坡面的重要治沙工程措施。在沟道源头，坡面植树种草，通过长期不懈的努力涵 养水土，改善区域生态环境，减少水土流失量。 “植”可以理解为“植树种草，源头控制” 。 黄土沟壑区地形破碎，可以分为沟道与坡面两部分。坡面的上端为地势平缓的峁顶或塬，峁顶发生溅蚀， 水流漫溢，逐渐冲刷成细沟或浅沟。浅沟逐渐发展成毛沟、支沟、主沟等。此处的主沟指项目去的22条较大的 北川河一级支流（下文主沟也称为一级支沟） ，毛沟指主沟的二级、三级。四级等流域面积很小的支沟。 黄土沟壑区水土流失，水是形成土的破坏力的物质基础，土体和 基岩是水土流失过程中被破坏的对象，地形是形成水的破坏力的土体 抵抗力的根源。在影响水土流失的自然因素中，气候、土体(包括基 岩)、地形是影响水土流失的主要原因，特别是地形坡度，关系甚大。 当植被受到破坏，在径流冲刷下，往往几十年间就由面蚀、沟蚀而发 展成崩岗；也有由于暴雨冲击，土体吸水饱和膨胀，受重力作用而骤 然塌落造成的崩岗。 防治水土流失，应贯彻预防为主，全面规划，综合防治， 因地制 宜，加强管理，注重效益的方针。在整治方法上，需要以小流域为单 元进行集中治理和连续治理，要以治坡为主，坡沟兼治，综合治理。 对于面蚀， 以营造水土保持林为主， 以小灌木为先锋树种。对沟状治 理，以植物措施为主，因地制宜适当辅以工程措施，一米以上的深沟， 以分水岭为界，从上而下，开设水平沟或谷坊群来固定沟床，达到稳 定沟床的目的。对于崩岗，以工程措施紧密结合植物措施“上拦下堵” ， 在崩山顶上方修筑天沟引走径流，减少沟头径流冲刷，控制沟头发展， 在崩山口建谷坊，缓洪拦沙，固定沟床。 6133主沟防洪治沙措施 主沟防洪治沙包括主沟及其较大的一级、二级支沟上的工程措施， 但不包括6132节毛沟及坡面治理内容。 在黄土沟壑区，主沟防洪治沙可以采用“拦” 、 “排”两种措施。 “拦”就是修建小水库或淤地坝，拦蓄泥沙，适当消减洪峰。 “排” ， 就是疏挖沟道、防护边坡，使洪水快速排入北川河。对于“拦、排” 两种措施，存在“能否独立解决问题” 、 “是否结合、 以谁为主”的 问题。这首先需要明确对淤地坝的理解与定位。 a)对淤地坝的认识 淤地坝是指在水土流失地区各级沟道中， 以拦泥淤地为目的而修 建的坝工建筑物。淤地坝是是沟道治理的主要工程措施之一，坝内所 淤成的土地称为坝地。淤地坝的作用有：稳定和抬高侵蚀基点，制止 沟底下切，防止沟岸扩张；拦泥淤地，建设高产稳产田；拦截泥沙， 减少下游水库淤积及入河泥沙；滞洪削峰，减轻下游洪水危害。 淤地坝分为普通淤地坝和骨干淤地坝两种。普通淤地坝又叫种植 生产坝，其主要作用是拦泥淤地种植生产，它的库容和淤地面积较小， 坝高较低。普通淤地坝由大坝、溢洪道(或放水建筑物)“两大件”组 成或由大坝、溢洪道和放水建筑物“三大件”组成。普通淤地坝分为小 型、中型、大型淤地坝。大型淤地坝若按拦洪设计，则成为骨干淤地 坝。 骨干淤地坝又叫拦洪坝，其i要作用是保护成群的淤地坝，稳定 沟床，防治沟壑侵蚀。骨干淤地坝库容和淤地面积较大，坝体较高， 是坝系中的骨干工程， 因此又叫治沟骨干工程。骨干淤地坝由大坝、 溢洪道和放水建筑物组成。水利部2003年颁发的水土保持治沟骨干 工程技术规范 (SL289-2003)规定：骨干坝单坝控制流域面积，在 侵蚀模数大于15000ff(km2a)的剧烈侵蚀区一般为3kin2，在侵蚀模 数为800015000(km2a)的极强度侵蚀区一般为35km2，在侵蚀模 数为50008000(km2a)的强度侵蚀区一般为38km2；骨干坝的工程 规模，多数库容为50x10100x104m3，少数库容为100104300x104m3， 个别库容为300x104m3500x104m3。 黄土高原区一般以小流域为单元，系统布置淤地坝工程，形成以 水土保持治沟骨干工程为骨架，大、中、小淤地坝相配套，拦、排、 蓄相结合的完整的沟道坝群防护体系。 20世纪60、70年代以来，黄土高原地区修建了大量淤地坝。这些 淤地坝目前存在的问题有：工程老化失修，许多工程由于年久失修 设施老化，不同程度地存在病险问题； 由于经多年淤积，相当一部分 淤地坝已丧失了继续拦泥和滞洪能力， 急需加固， 以解除漫坝导致的 溃坝甚至连锁溃坝问题。淤地坝暴露出来的问题，提醒人们重新认识 其作用及风险。淤地坝能抬高侵蚀基点，制止沟底下切， 防止沟岸扩 张，但不能改变沟壑的总体比降，淤地坝实际上是短期内把连续的沟 壑比降变成了不连续的跌水，坝淤满后就需要加固，否则将漫坝，产 生溯源冲刷；淤地坝能滞洪削峰，减轻下游洪水危害，但其滞洪削峰 功能不能持久。 当沟道的下游是城市时，淤地坝的风险尤其突出。所 以，对淤地坝的好处与风险必须一分为二的看待。 淤地坝的风险可以y王结“后期安全问题” ，包括后期的拦沙削峰 功能消失、溃坝隐患。风险来源其功能定位，表现在其设计标准较低。 淤地坝的首要功能是拦沙淤地，保持水土，是黄土高原的特色工程措 施。淤地坝的规模较小，数量众多，寿命短，其建设标准较低(见表 61-1)。从有关调查资料看，大多数淤地坝无溢洪道，或者虽然有溢 洪道，但其泄流能力不足，淤地坝自身存在安全隐患。有的淤地坝淤 积速度很快，很快淤满，丧失调洪能力。 濒 地坝 骨： r-坝 小水库项目 小型 中型 大(2)型 大(” 型 小(2)型 小(” 型 ；gg-万 m3) 10 1050 50100 100500 50100 100500 10100 1001000 工程等别 5 4 5 4 设计洪水 1020 2030 3050 3050 2030 3050 2030 3050 校核洪水 30 50 50100 100，。300 200-。300 300-。500 200-。300 300，。1000 对项目区的淤地坝，解决其后期安全问题的基本思路是：远离城 区布置；适当牺牲拦沙功能，加大排沙、排洪功能；适当提高洪水及 安全标准。具体解决方法如下。一是，淤地坝尽量布置在沟道的上游 河段，远离城区。即使发生溃坝，也由于下游沟道的调蓄、迟滞、坦 化作用，将对城市的不利影响降低到安全范围。二是，合理布置坝系。 要合理选择小型淤地坝、中型淤地坝和骨干坝的位置、数量、建设时 序，分析可能的溃坝风险， 强化骨干坝的控制作用， 防治发生连锁溃 ，巩三是，对骨干淤地坝，按小水库进行设计，适当提高骨干坝的滞 洪能力。四是，对中型淤地坝，设置溢洪道，合理控制溢洪道的高程、 宽度，适当牺牲淤沙库容，加大滞洪库容，同时力口强监测维护， 以延 长中型淤地坝的寿命。五是，对小型淤地坝，后期进行改建，或者增 设溢洪道，或者增加坝面防护改成过流土坝。坝面防护材料可以选择 砌石、生物植被、铅丝石笼、混凝土护坡、土工膜柔性防护等。也可 以在小型淤地坝建设时设置溢洪道而不是放水管，但前期的投资会偏 丈，不如后期改建。 b)淤地坝与小水库的区别 大、中、小型淤地坝与小水库的区别明显。淤地坝的首要功能是 拦沙，小水库可能是蓄水或防洪。表611表明，淤地坝的校核洪水标 准明显低于小水库，而且没有给出工程等别。 水土保持综合治理技 术规范沟壑治理技术规定，一般淤地坝，蓄水时间较短时，可不 作坝体稳定分析，因此其坝体安全级别也低于小水库。从水库寿命看， 淤地坝设计寿命一般在30年以内，寿命偏短。 骨干淤地坝的工程等别、设计洪水标准基本与小水库一样，校核 洪水标准略低。骨干淤地坝因为同样注重拦沙，相当部分库容用于了 拦沙，因此可以视同设计寿命较短的小水库。 c) “全排”不能独立解决主沟洪水泥沙问题 只靠“排”的措施，简称“全排” 。 “全排”能否独立解决洪水 尼沙问题呢?答案是否定的。 “全排”的工程内容是通过清理、整治主沟及其较大支沟的中、 厂沟段，加大过流能力，使洪水、泥沙排入北川河，再送入三川河。 “全排”的优点是， 比较彻底的消除洪水对新城区的威胁。 “全排”的最大缺点是，没有治沙。水土流失会越来越严重，生态环境会 越来越差，随着下垫面条件变差，洪水规模会加大，当地的经济发展会受到影响。 “全排”的实施难度会较大。清理沟道中、下河段，需要清理一 1些工矿企业，影响土地的开发。 “全排”把粗颗粒泥沙送入三川河、黄河，实质上加重了黄河的 负担，与国家治理黄河泥沙的方针政策不符，需要承担外部的压力。 因此， “全排”虽然能消除大家对洪水的担心，但是不宜作为推荐的方案。 d)“全拦”不可行 只靠“拦”的措施，简称“全拦” 。 “全拦”能否独立解决洪水 泥沙问题呢?答案是否定的。 历史经验证明，堵不如疏。而且，在黄土沟壑区域内，沟道深、 窄、陡，库容很小，不合适修建高坝大库。大量修建淤地坝和“小水库” ，也不可能拦截全部洪水。因此， “全拦”是不可行的。 e) “拦” 、 “排”要相互结合。 综上分析， “拦” 、 “排”均不能独自解决新城区的防洪治沙难 题。对于主沟的防洪治沙，应该“拦” 、 “排”相互结合， 以扬长避 短，发挥最佳效益。至于“以排为主”还是“以拦为主” ，将在62 节结合总体布局方案比选加以说明。62节的工作表明， “以排为主， 拦排结合”的思路是合适的。 6134项目区防洪治沙基本思路 项目区防洪治沙需要形成系统的工程体系，因此需要统筹采用“拦、 排、截、植”等各项措施。结合新城区的发展需求， 因地制宜，项目 区的防洪治沙基本思路为： “以排为主，拦排结合； 高水高排，边坡 防护；植树种草，源头控制” 。即，对新城区两侧的主沟道，采用“以 排为主，拦排结合”的工程措施；对面临新城区的山坡采用“高水高排，边坡防护”的工程措施； “植 树种草，源头控制”则适用于整个项目区沟道源头及坡面， 以便培土固沙，涵养水源， 改善大自然生态环 境。 6，2 防洪治沙工程总体布局 6，21总体布局方案比选 如前所述，临新城坡面水采用“截” ，沟道源头及坡面采用“植” ， 主沟采用“拦排结合” 。 针对主沟的不同治理侧重，拟定 “以拦为i，拦排结合” 、 “以 排为主，拦排结合”两种方案进行比较。从拦沙效果、削峰效果、新 城安全风险、实施难度、防洪见效快慢、工程投资等方面进行对比分 析。 621，1“以拦为主，拦排结合”方案 “以拦为主，拦排结合”的工程措施是在主沟上及其较大支沟口 修建“小水库”拦洪削峰，在主沟及支沟的上游修建淤地坝坝系拦沙； 对主沟口适当疏浚。 本方案的特点是大量修建淤地坝和小水库，小水库要布置在主沟 及及其支沟的下游，其首要功能是拦滞洪水，而不是拦沙。 拦沙由上 游的淤地坝承担。 a)拦沙效果 本方案的近期拦沙效果很好。远期需要通过水保措施逐渐根治。 项目区位于黄土沟壑区，沟壑密度为24kn讥皿 。根据黄土高原 淤地坝的布置经验，项目区淤地坝数量约为220座。 b)削峰效果 在22条支沟修建小水库约29座。近期削峰效果较好，远期变小。 本方案最大优点能削峰，缩减沟口河道宽度，节省新城区土地。 c)实施难度 淤地坝，小水库的数量众多，实施难度会偏大。修建小水库可能会影响一些 工矿企业、道路设施， 以及沟道内的其他设施。淤地坝、小水库坝体利用当地材料，很方便，所需石材、 水泥等材料可能运输不便。 d)防洪见效快慢 淤地坝、小水库数量多，分布的范围广，实施周期相对较长。工程防洪见效会慢一些。 e)新城安全风险 本方案的最大缺点是安全风险大。在黄土沟壑区域内，沟道深、窄、陡，无法 修建高坝大库，只能建小水库和淤地坝。 由于总库容很小能用来调洪的库容就小；加上来水含沙量大， 库岸崩塌淤积，长久维持调洪库容很困难。另外，坝址为土基，泄洪设施只能布置在土基上，其安全性远不如 在岩基之上。因此，通过“小水库”削峰，近期效果很好，远期风险较大。特别当小水库紧邻城区时，其安全 的缺点可能是致命的。 f)工程投资 本方案的第二大缺点是工程投资大，匡算建筑工程总投资会达88亿元，淤地坝加小水库59亿，沟口整 治20亿，坡面水工程0。9亿。尤其各个沟道小水库同时施工，近期投资也会很大。 另外，淤地坝数量多，其后期的除险加固费用也较多。 g)运行管理 小水库、骨干淤地坝需要增加管理人员，尤其汛期的管理。因此管理工作量和管理难度会很大，管理运行 费用也不少。 6.2.1.2“以排为主，拦排结合”方案 “以排为主，拦排结合”的工程措施是疏浚主沟口河段导洪，在主沟及其支沟远离城区处修建淤地坝坝系 拦沙。 本方案的特点是注重将淤地坝风险远离城市，将洪水快速导入北川河下游。 a)拦沙效果 本方案的近期拦沙效果较好。远期需要通过水保措施逐渐根治。 在黄土沟壑区的沟道上游布置淤地坝92座。目标是拦截产沙源头卵石、粗沙 等推移质成分和部分悬移质。 b)削峰效果 近期削峰效果一般，远期很小。 c)实施难度 工程实施难度相当。淤地坝布置在人烟稀少处，不征地移民，坝体利用当地 材料，很方便，所需石材、水泥等材料可能运输不便。 。 d)防洪见效快慢 工程见效很快。沟口工程设施后，新城的防洪能力达到标准，新城区建设可快速推进。 e)新城安全风险 新城安全风险小。淤地坝远离城区，库容不大。即使溃坝，其下泄流量经过河道的调蓄、坦化，洪峰会很 快衰减。以盛地沟1#骨干坝、5#中型坝、9#小型坝为例，采用近似算法进行溃坝估算，见表621 表6.2-1 淤地坝溃坝计算成果表 盛地沟多年平均径流量为305万m ，2频率85万m ，径流量并不大，1#骨 干坝的总库容为65万m3，拦洪库容为40万m ，坝前水深低于10m. 计算表明，三种坝型溃坝均不会影响城区安全，但骨干坝的威胁较大。理论分析和实验研究均表明，影响计算 流量的因素主要是距离，坝上水头和溃坝水量。因此，布置淤地坝时，应该远离城区，适当加大溢洪道泄量， 提高骨干坝的设防标准。同时，应该系统分析溃坝对下游地坝 的影响合理布置坝系。 f)工程投资 本方案的工程投资相对较小，匡算建筑工程总投资61亿元，淤地坝2.1亿，沟口整治31亿，坡面水工程 09亿。 g)运行管理 游地坝数量少，沟口工程管理工作量小。因此管理难度小。 6.2.1.3推荐的布局方案 将“以拦为主，拦排结合” 、 “以排为主，拦排结合”两种方案进行对比见表6.2-2。 表6.2-2 两种布局方案对比表 盛地沟出山口 坝型 溃坝水量（万 m3） 水头（m） 设计断面洪峰 流量(ms) 距离（km） 计算流量(m3s) 设计流量(m3s) 1#骨干坝 40 10 1758 5 253 267 5#中型坝 20 10 1298 5 140 267 9#小型坝 5 6 3.5 43 267 通过对比可以看出“以拦为主，拦排结合”方案的防沙效果优于防洪效果， “以排为主，拦排结合”则相反， 防洪效果优于防沙效果，以排为主方案更能满足新城区的防洪需求。 因此， “以排为主，拦排结合”方案防洪治沙兼顾，工程投资小，见效快， 运行管理方便，满足新城区的防洪需要，优于“以拦为主，拦排结合方案” ，宜为推荐的总体布局方案。 6.2.2推荐的防洪治沙工程总体布局 依据“以排为主，拦排结合；高水高排，边坡防护；植树种草，源头控制”的防洪治沙基本思路开展工程总体 布局。 本项目的防洪治沙工程总体布局由沟口整治工程、坡面水防治I 工程和其他工程组成。 沟口整治工程包括22条支沟沟口段的河槽疏浚与护岸工程。需要 清理沟口段河槽内的垃圾、淤堵物，拆除侵占河道的建筑物，恢复河道的过流能力。对于流域面积大于 5.0km2，流量较大的12条文沟，采用明沟形式，其中个别支沟局部河段现状为暗涵的，恢复为明沟，以扩大行 洪能力。对于流域面积介于05km25.0km2，流量较小的10条支沟（左岸7条，右岸3条） ，采用明渠加暗渠形 式，其中滩地部分为暗渠，出山口之前部分为明渠，暗渠总长657km。部分支沟在滩地段主槽缩小，漫滩入 北川河主槽，本次规划通过疏浚河槽改为全部由主槽入流，以节省宝贵的土地资源。 由于支沟坡降大，洪水 含沙量大且流速急，对沟岸的冲蚀强烈，易引起塌岸，因此要进行岸坡防护。沟口段的主要特征参数见表 641。22条支沟沟口段疏浚总长度34.34km,护岸总长度689km。 坡面水防治工程主要消除新城区两侧紧邻山坡坡水对城市安全的不利影响，工程包括截洪沟、山坡防护。 原则在城区边 两侧山脚，同时结合西山路、东山路及规划城区设施来布置截洪沟，将坡水导入支沟，防止坡 水漫流进入城区。山坡防护指对山坡进行削坡、护坡及有组织排水等处理加固，防止边坡塌滑。对边坡进行有 组织排水设计，可以防止雨水对山坡的冲蚀，有组织排水可以与护坡有机结合。特别对于湿陷性黄土地区，有 组织排水有助于防止岸坡塌滑。坡面水防治工程的主要特征参数见表64-2。新城区两则各布置一条截洪沟。 其中西侧山坡布置16.03km截洪沟，东侧山坡布置20.04km截洪沟，截洪沟总长36.07km。 淤地坝工程包括大中小型淤地坝。淤地坝主要布置在北川河的二级、三级、四级等次一级的支沟上，有村庄、 工矿等设施的主沟、支沟则不布置淤地坝，以尽量减少拆迁和对沟内宝贵土地资源的占用。尽量不设置距离新 城较近、直接威胁新城安全的大型淤地坝。即使直接影响新城安全的中小型淤地坝，也要慎重设置，且其工程 设计要更加突出安全措施，原则上可按“小水库”进行设计。对于已经修建的淤地坝，要通过实地调查，评价 其安全性，提出必要的改建加固措施。淤地坝工程主要特征参数见表64-3。本项目共计新建淤地坝92座，其 中新建小型52座，中型28座，大型12座，改建淤地坝23座。 其他工程主要指小流域治理中的水土保持工程措施，包括支、毛沟治理、种植工程等。水土保持是根治水 土流失的措施，是完整的防洪治沙工程体系的有机组成部分。按业主要求，本项目不包括水土保持的工程投资。 但涉及工程安全需要的植树种草工程，如淤地坝工程中的坝坡植草防护、临山边坡护坡中的植草护坡，则纳入 工程投资。 6，3 防洪标准 方案 重点措施 治沙效 果 削峰效果 新城安全风 险 实施难 度 工程投 资 防洪见 效 运行管 理 以拦为主，拦排 结合 淤地坝与小 水库 好 近期大，远期 较小 较大 较大 8.8 亿 慢 难 以排为主，拦排 结合 沟口疏挖 一般 较小 较小 较小 6.1 亿 快 易 根据吕梁新城概念规划及核心区城市设计 ， 吕梁市新城区位刊k川河河谷内，2030年规划人口为25万人， 城市等级为等。根据防洪标准 、 城市防洪工程设计规范 ，北川河的防洪标准可为50年一遇。项目区 两侧沟道在入北川河的沟口段(包括直入主槽的滩地段和约1km长的山口内河段)范围，为北川河洪水汇流、回 水主要影响范围，直接影响新城区安全，其防洪标准宜与北川河防洪标准一 致，为50年一遇。 项目区沟道沟口以上河段，洪水主要影响各个沟道两侧村庄、工矿、交通设施的安全，出口洪水影响新城安 全。由于沟道流域面积较小、 ，沟深坡陡，其内部的村庄、农田不多，沟道防洪标准可以取20年一遇。工矿、 交通等设施自身的防洪要求大于沟道的防洪标准时，根据国家规范，该设施应进行自我防护，以达到自身防护 要求。 对于淤地坝，根据其库容确定大坝等主要建筑物的防洪标准，对与距离新城区较近的淤地坝和大型淤地坝， 其防洪标准宜取高限，并采用合适的工程措施提高淤地坝的安全度。小型淤地坝库容小于10万m3,设计洪水标 准为10年一遇，校核洪水标准为30年一遇，淤积年限为5年；中型淤地坝库容为10万m350万m ，设计洪水标 准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇，淤积年限为5年10年：大(二)型淤地坝库容为50万m3100万m3， 设计洪水标准为50年一遇，校核核洪水标准为100年一遇，淤积年限为10年20年；大(一)型淤地坝库容为100 万m3500万m ，设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为300年一遇，淤积年限为20年30年。 对于截洪沟，其防护对象为新城区，其防洪标准为50年一遇。 6.4主要工程规模指标 本项目工作范围为北川河新城区河段共228km2的黄土丘壑区，共治理流域面积大于1.0km2的北川河一级支 沟18条，其中左岸8条，右岸10条；05km2-1.0km2的支沟四条，其中左岸两条，右岸两条。 6.4.1沟口整治工程 共治理流域面积大于05km2的22条支沟沟口河段。沟口河段定义为支沟直入北川河的滩地段加上支沟出山 口上游04km-1.2km河段，出口河段根据每条沟道的不同情况选取，如店坪沟沟口宽阔，取1.2km。22条支沟 沟口河段治理总长度为3445km， 护岸总长度68.9km。其中明渠段长2788kin，10条暗渠段长657km。沟 口段的设计流量、治理长度、断面尺寸等主要特征参数见表64-3。 6.4.2坡面水防治工程 新城区共设置两条截洪沟，每侧一条。两条截洪沟总长3607km，其中西侧截洪沟分12段，共长 1607km；东侧截洪沟分10段，共长20.04km。山坡防护30处，削坡及护坡面积约633万m2。坡面水防治工程 的主要工程规模指标见表64-4。 6.4.3淤地坝工程 项目区共计新建淤地坝92座，其中新建小型52座，中型28座，大型12座；改建淤地坝23座。淤地坝工程的 主要工程规模指标见表6.4-5。 6.4.6工程投资 本项目主要工程量包括：土方开挖10873万m3(包括河道疏浚、削坡等)，土方填筑6127万m2，混凝土 138万m3，砌石922万m3，钢筋6741t，植被护坡917万m2。 工程投资估算编制原则采用晋水规计(2003)716号文“关于发布山西省水利水电工程设计概(估)算编制规 定的通知” 。材料价格按2012年第三季度价格水平。 工程估算总投资8494881万元，其中：建筑工程6164843万元，临时工程207477万元，独立费用 826733万元，基本预备费1295829万元。 序 别 序 号 沟名 治理长度 (km) 设计流量 (mJs) 河口宽度 (m) 护岸长度 (km) 1 相当沟 125 543 4 250 2 雅湾沟 135 443 3 270 3 黄河滩沟 134 4820 20 268 4 武回庄沟 095 948 4 190 左 5 武南沟 090 186 15 180 岸 6 留子局沟 085 798 3 170 7 留南沟 087 316 25 174 8 东属巴沟 167 3310 15 334 9 双务都沟 154 2890 12 308 10 沙麻沟 135 985 5 270 小计 1207 2414 1 保安沟 170 1340 8 340 2 红罗沟 180 1700 10 360 3 红坡沟 180 199 2