某河治理工程初步设计.doc

河治理工程初步设计 1 目 录 1 综合说明综合说明1 1.1 概述1 1.2 水文2 1.3 地质3 1.4 工程任务和规模4 1.5 工程设计5 1.6 机电、金属结构及采暖通风5 1.7 施工条件6 1.8 工程管理7 1.9 工程占压8 1.10 环境保护设计9 1.11 水土保持设计9 1.12 投资概算10 1.13 经济评价10 1.14 结论10 2 水文水文12 2.1 流域概况12 2.2 气象12 2.3 径流13 2.4 洪水13 河治理工程初步设计 2 2.5 设计洪水15 3 工程地质工程地质23 3.1 区域地质23 3.2 工程地质24 4 工程建设任务和规模工程建设任务和规模31 4.1 建设任务31 4.2 建设规模.40 5 工程布置与工程设计工程布置与工程设计43 5.1 工程等别和建筑物级别43 5.2 工程总体布置46 5.3 工程设计51 6 机电及金属结构机电及金属结构90 6.1 金属结构设计90 6.2 采暖通风92 7 消防设计消防设计93 7.1 工程情况和消防总体设计方案93 7.2 工程消防设计94 8 施工组织设计施工组织设计96 8.1 施工条件96 8.2 施工导流99 8.3 料场选择与开采102 河治理工程初步设计 3 8.4 主体工程施工103 8.5 施工交通运输107 8.6 施工总布置108 8.7 施工总进度112 8.8 主要技术供应114 9 工程占地及迁占安置工程占地及迁占安置117 9.1 工程对地区社会经济的影响117 9.2 移民安置规划依据与原则119 9.3 临时占地复耕规划及复建建筑物119 9.4 实施管理120 9.5 占压补偿投资估算122 10 环境影响评价环境影响评价126 10.1 设计依据126 10.2 环境现状126 10.3 环境保护措施126 10.4 环境监测与管理128 10.5 环境保护投资概算133 11 水土保持方案水土保持方案136 11.1 水土保持方案编制总则136 11.2 项目自然状况139 11.3 水土流失预测139 11.4 水土流失防治方案147 河治理工程初步设计 4 11.5 水土保持监测153 11.6 投资概算及效益分析154 11.7 方案实施保障措施160 12 工程管理工程管理162 12.1 管理机构162 12.2 工程管理162 12.3 管理设施163 12.4.管理制度164 12.5 工程调度165 13 投资概算投资概算167 13.1 编制原则和依据167 13.2 工程主要内容168 13.3 主要工程量及材料量168 13.4 材料预算价格168 13.5 工程投资169 13.6 概算编制169 14 经济评价经济评价173 14.1 评价概述173 14.2 国民经济评价174 14.3 财务评价180 河治理工程初步设计 1 1 1 综合说明综合说明 1.1 概述概述 1.1.1 工程概述工程概述 xx 河古称金山河、凝几河，源于嘉祥县黄庞庄，流经嘉祥、金乡和市中区三县 （区） ，于市中区喻屯镇大王楼村入南阳湖，全长 41.5km，总流域面积 337.9km2。 其中嘉祥段 km，主要支流有导流河（长 5km） 、老 xx 河（长 km） 。建国前， 1933 年 3 月，疏浚 xx 河工程开工，6 月竣工，疏浚经嘉祥、巨野、金乡、济宁之 xx 河 50km，培修堤岸，这是建国前对 xx 河的一次较大规模治理。建国后，由于 xx 河干支流河槽窄浅、河形弯曲、旧桥多、阻水严重、排泄不畅，更加流域内洼地 密布，常年积涝达 10 万余亩，水患危害极为严重。国家和各级人民政府，本着除害 兴利的原则，对 xx 河实施了一系列的河道工程，并结合交通、排涝、引水灌溉， 兴建了排水干沟、泵站、桥涵闸等水利工程配套设施。1956 年治理 xx 河时，从济 宁市中区张官屯改道东南挑挖，至河湾村北与北大溜汇流，而北大溜成为一条支流。 xx 河于 1970 年按防洪标准 20 年一遇，除涝 5 年一遇，结合引湖灌溉开挖河槽进行 了治理。1978 年在 xx 河满硐公社塘村北建七山口节制闸 1 座 2 孔，设计流量 48.5 秒立方米，设计蓄水位 35.m。1980 年至今没进行过治理。xx 河是南四湖支流之一， 因河道入湖口处无控制性建筑物，堤身低矮单薄，堤坡陡立，部分堤段出现缺口； 沿岸建筑物是六、七十年代兴建，年久失修，老化退化严重，存在安全隐患。目前 河槽淤积严重，河堤受自然剥蚀较重，再加上人为破坏，堤身单薄，个别堤段存在 险工险段，加上沿河建筑物年久失修，已不能满足灌溉引蓄水、防洪除涝要求。 根据 2008 年全国及省市关于重点地区中小河流近期治理建设规划的有关精神及 先急后缓的原则，确定对嘉祥段 xx 河（0+00010+000）段河道实施治理。主要内 河治理工程初步设计 2 容为河槽疏挖、堤防维修加固等。 作为山东省重点地区中小河流，根据省市要求，在嘉祥县赵王河近期治理建 设规划的基础上，我们开展了赵王河治理项目前期初步设计工作。 1.1.2 编制依据编制依据 一、文件依据 1、 关于做好重点地区中小河流治理规划编制工作的通知水利部办规计2008 211 号； 2、 关于做好重点地区中小河流治理规划编制工作的通知鲁水规计字2008 143 号； 3、 嘉祥县水利发展与改革“十一五”规划 ； 4、 嘉祥县 xx 河近期治理建设规划 ； 5、 嘉祥县水利志 （1990 年 12 月） ； 6、 嘉祥县统计年鉴 （2010 年） 。 二、编制依据的规程规范 1、 水利水电工程初步设计报告编制规程 （dl5021-93） ； 2、 水利水电工程等级划分及洪水标准 （sl252-2000） ； 3、 防洪标准(gb50201-94) 4、 堤防工程设计规范(gb50286-98)； 5、 堤防工程管理设计规范(sl260-98)； 6、 灌溉与排水工程设计规范 （gb5028899） ； 7、 水利水电工程施工组织设计规范 （sl303-2004） ； 8、 环境影响评价技术导则 （hj/t88-2003） ； 河治理工程初步设计 3 9、 水利水电工程建设征地移民设计规范(sl290-2003)； 10、 水利建设项目经济评价规范 （sl72-94） ； 11、 公路桥涵设计通用规范(jtg 060-2004)； 12、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(jtg 062-2004)； 13、 公路桥涵地基与基础设计规范(jtj024-85)； 14、 水工建筑物荷载设计规范 （dl5077-1997） ； 15、 中国地震动参数区划图 （gb18306-2001） ； 16、国家及有关部门颁布的水利工程设计的其他规定、规范、规程等。 1.2 水文水文 1.2.1 流域概况流域概况 嘉祥县位于山东省济宁市西部，东经 1160711631和北纬 35 113538之间。东连济宁市任城区，西邻巨野、郓城县，南与金乡县接壤， 北与梁山县以郓城新河为界，东北隔梁济运河与汶上县相望。总面积 971.6 km2，项 目区为黄泛平原，赵王河位于嘉祥县北半部，境内长 25.347km，流域面积 424km， 流经老僧堂、孟姑集、马村、万张、疃里等 5 处乡镇。流域内有梁宝寺煤矿、龙祥 煤矿，沿河有 5 处乡镇政府所在地，基本农田 1.79 万 hm，日菏高速从其南侧贯穿 而过。 1.2.2 水文水文气象气象 嘉祥县属暖温带季风区大陆性气候，春旱多风，夏热多雨，秋高气爽，冬季干 冷，四季分明。年平均气温 12.813.9。在东亚季风影响和控制下，干湿季节分 明，年降水量在季节分配上很不均匀。春季温度回暖快，气候多变，降雨稀少，多 河治理工程初步设计 4 西南风。35 月平均降水量 99mm，占年降水量的 15%，而蒸发量大，常形成春旱， 夏季炎热多雨，高温高湿，降水集中，常有暴雨。68 月份平均降水量 398.5mm， 占年降水量的 60%。由于降水集中，强度大，多形成洪涝灾害和旱涝相间发生。秋 季气温急降，雨量减少，天多晴朗，911 月平均降水量 133.7mm，占年降水量的 20%，常发生秋旱。冬季常为高压控制，气候干冷，雨雪稀少，12 月2 月平均降水 量 30mm，占年降水量的 5%。 1.3 地质地质 1.3.1 区域地质区域地质 xx 河流域内地面变化较大，东西低，中间穿山而过，地势较高，工程场区地形 河堤段落起伏较大，地面标高最大值 43.70m，最小值 30.50m，地表相对高差 13.20m。场地所处地貌类型为河流冲积平原。 1.3.2 工程地质工程地质 1、场区主要由素填土、粉土及粘性土组成，建筑场地类别为类。 2、河堤 1 层素填土成堤多年，固结较好，可上覆河床及河底清淤土； 3、采用钻孔灌注桩基础形式时，可以 6 层粉质粘土为桩端持力层。 4、 河底素填土适宜宜做为河堤筑填土； 5、 场地的抗震设防烈度为 6 度，最大冻土深度 0.48m。 6、 本场地地下水对混凝土及混凝土中钢筋具微腐蚀性。 河治理工程初步设计 5 1.41.4 工程任务和规模工程任务和规模 1.4.11.4.1 工程任务工程任务 现有的 xx 河堤防不连续，局部堤段无堤，河槽淤积严重，防洪除涝能力很差。 难以保证该防护区工农业生产的迅速发展和人民群众的生命安全，若遇较大洪水， 必泛滥成灾，工农业生产和人民群众的生命财产将遭受重大损失，迫切需要治理 xx 河，提高防护区的防洪除涝标准。 工程建设的主要任务是通过整修加固堤防，河道整治，改建生产桥，改建和维 修加固现有建筑物等措施，提高河道的防洪标准到二十年一遇，除涝标准到五年一 遇，保护 xx 河下游防护区内人民生命财产安全。 1.4.2 工程规模工程规模 xx 河防洪标准按二十年一遇设计，xx 河堤防工程的级别应为 4 级；除涝标准 标准按五年一遇设计。维修加固、改建生产桥及穿堤涵洞建筑物级别为 4 级。 1.5 工程设计工程设计 1.5.1 河道工程河道工程 工程治理内容主要包括：清淤河道 7km，加固堤防 12.2km。 1.5.2 建筑物工程建筑物工程。 为有效排除涵洞上游内涝积水，发挥排涝、灌溉和交通安全效能，保证该区人 民群众及厂矿企业的正常生产、生活，拟对 xx 河沿岸 17 座建筑物进行维修加固和 新建。 河治理工程初步设计 6 维修加固建筑物 17 座，其中桥梁 1 座，涵洞 15 座；新建建筑物 1 座，为徐庄 站引河桥。 新建桥梁采用灌注桩基础、预应力空心板结构型式。改建排水涵洞洞身采用钢 筋混凝土箱涵结构。 1.61.6 机电、金属结构机电、金属结构及采暖通风及采暖通风 1.6.11.6.1 金属结构设计金属结构设计 金属结构包括启闭设备。启闭机为螺杆式启闭机。依照不同的规模及工程特点， 确定工程使用的金属结构设备的规格和型号。 1.6.21.6.2 采暖通风设计采暖通风设计 1、采暖 xx 河建筑物属分散型单点，规模小，一般采用电炉取暖。 2、通风 通风方式采用机械强制排风和自然排风相结合。 1.71.7 施工施工条件条件 1.7.11.7.1 施工区概况施工区概况 本工程施工区对外交通较为便利。由嘉金线省道和县道等为骨干组成的公路网 基本上可通达或接近各施工区段。各工程区已修建的道路和工程附近村镇的对外交 通道路构成各工程区的对外交通主干道，为工程施工的料物运输提供了有利条件。 河治理工程初步设计 7 1.7.21.7.2 施工导流施工导流 本工程主要施工内容包括河道开挖、堤防加固、涵洞等工程，工程规模小，施 工期短，施工导流相对比较简单。河道开挖工程中，可利用导流河导流至洙赵新河 切断上游来水，且安排在枯水期施工。涵闸、水闸等建筑物工程需筑围堰保护施工。 本工程施工导流建筑物（挡水建筑物围堰）级别为 5 级，相应洪水重现期为 5 年。 1.7.31.7.3 主体工程施工主体工程施工 堤防填筑前用 74kw 推土机进行清基。堤防填筑取土：采用 2.5m3铲运机从河 槽清淤取土，填筑分层铺料，并采用铲运机自重压实或选用 74kw 履带拖拉机、轮 胎碾等机械压实，对于局部填筑宽度小于 3.5m 的部位采用蛙夯或人工夯实。 砼由布置在基坑附近的砼拌和站或砼搅拌机集中拌制，涵洞砼采用 12 台 0.250.8m3砼搅拌机拌制，动力翻斗车或手推车运输，地面以下部位的砼浇筑通过 脚手架平台进料，溜槽或溜筒输送入仓；地面以上部位砼浇筑采用手推车通过龙门 架或脚手架提升运料至施工操作平台，直接或经溜筒倒运入仓。 1.7.41.7.4 施工总布置施工总布置 河道开挖及堤防填筑等工程施工分段选用河滩高地或护堤地集中布置仓库和临 时生活办公设施。建筑物施工布置按照工程附近场地优先安排生产系统布置的原则 进行，涵洞工程施工就近布置。 工程所需的征地主要是河道和建筑物基坑开挖时的弃土占地及堤防、建筑物基 坑回填时的取土用地。 河治理工程初步设计 8 1.7.51.7.5 施工进度安排施工进度安排 xx 河治理工程施工总工期 6 个月。河道、堤防分段施工，每施工段均在一个枯 水期内完成，为确保工期，不同河道可同时开工。河道疏浚除主汛期外，其余时段 均可施工。 1.81.8 工程管理工程管理 1.8.11.8.1 管理体制与机构管理体制与机构 本工程具有“点”多、 “面”广、 “线”长的特点，为精简机构和便于统一管理， xx 河治理工程实行按水系统一管理和按行政区划分级管理的体制。嘉祥县水行政主 管部门负责所辖区内水工程的统一管理。所在镇政府负责其管理范围内水利设施的 日常维护和管理工作。原则上维持原管理单位，不再新增管理单位，只对一些必要 的管理设施进行增配。 1.8.21.8.2 工程管理范围工程管理范围 xx 河治理工程涉及河道疏浚、堤防加固、涵洞等工程项目。河道管理范围为两 岸堤防之间的水域、滩地、两岸堤防及护堤地。无堤防的河道，其管理范围为历史 最高洪水位或设计洪水位以内的区域。河道管理范围的具体界线，由嘉祥县人民政 府负责划定。涵洞具体管理范围包括堤身、进水涵洞、控制闸门、管理房等。此外， 管理设施还包括管理单位的生产、生活区，多种经营生产区以及职工文化福利设施 等建设占地范围。 在涵洞等工程建筑物覆盖范围以外，根据建筑物等级按规范规定划出一定的范 围，以保证工程安全以及满足加固维修、美化环境等需要。堤防护堤地范围分别采 河治理工程初步设计 9 用嘉祥县人民政府已经确权划拨的范围。对于局部迎水侧、背水侧不足 10m 的堤段， 按 10m 确定。局部险段护堤地可根据需要适当加宽。 1.8.31.8.3 工程观测工程观测 观测项目包括堤身沉降和位移、水位、堤身、浸润线、表面观测。 涵洞工程观测主要为建筑物水平和垂直位移、渗透力等。 为保证工程观测工作的正常运行，并获得准确可靠的观测资料，应配置必要的 观测仪器及设备。本工程在现有设施的基础上，还需配置经纬仪 1 台，水准仪 2 台， 电脑 2 台。 1.9 工程工程占压占压 xx 河治理工程内容主要是整修加固堤防，河道整治，改建生产桥，改建和维修 加固现有建筑物，提高河道的防洪标准到二十年一遇，除涝标准到五年一遇，不涉 及到永久性占地，需临时占地共 1097.98 亩。根据调查实物量和分析确定的补偿单价， 编制占压补偿投资。静态总投资为 537.44 万元。 1.10 环境保护设计环境保护设计 xx 河治理工程实施建成后可以使 xx 河的防洪标准由目前不足 20 年一遇提高到 二十年一遇，除涝标准提高到五年一遇，有利于保护区农业生产和社会经济的发展， 同时水土保持措施的实施，可以起到一定的改善生态环境的作用。 工程对环境的不利影响主要发生在施工期，施工期排泥场回水、砂石料冲洗、 混凝土浇筑和养护等废水、废渣、噪声及水土流失对当地环境的都有一定影响，通 过一定的环保措施及施工的完成，其对环境的影响会自行消失。 河治理工程初步设计 10 本工程建设不存在制约性的环境因素，工程对环境的有利影响远大于不利影响， 从环境角度分析，本工程是可行的。 本工程环境保护总投资 18.02 万元，其中包括环境监测费 6.80 万元，环境保护 临时措施投资 6.44 万元，独立费用 3.46 万元，基本预备费 1.32 万元。 1.111.11 水土保持设计水土保持设计 针对本工程的特点，本方案对堤防内外边坡、堤顶两侧 1m 采取撒草籽的植物防 护措施；对堤防外侧护堤地进行乔草结合的植物防护措施；对施工围堰等临时工程 的临时防护措施进行考虑。 经计算，本次治理工程新增水土保持措施投资为 31.48 万元。 水土保持方案实施后，可有效控制项目区域土壤侵蚀发生，有效维护工程安全 运行，提高土壤的抗侵蚀能力；并通过各项工程、植物和临时防护措施，生产建设 过程中产生的各项水土流失能够得到有效的控制，项目区域生态环境将会得到显著 改善，同时可以产生较好的社会效益和经济效益。 1.12 投资概算投资概算 1.12.11.12.1 工程量及材料量工程量及材料量 （1）本工程共需开挖土方量 163.06 万 m、砼及钢筋砼量 2093 m、砌石量 5373 m，购置启闭机 48 台套,房屋建筑 136m。 （2）主要材料量：柴油 837.41t、汽油 1.53t、水泥 1268.09t、黄砂 2733m、 碎石 2333.56 m、块石 4215.1 m、钢筋 262.3t。 （3）工日、机械台班数：工程需用人工 10.72 万工时，机械台班 3.27 万台班。 河治理工程初步设计 11 1.12.21.12.2 工程投资工程投资 工程总投资 3005.91 万元。主体工程态总投资 2418.97 万元；迁占补偿投资 537.44 万元，环境工程投资 18.02 万元，水保工程投资 31.48 万元。 1.13 经济评价经济评价 工程规划治理内容主要包括：河道清淤，堤防加固，加固或改建涵洞，维修水 闸等工程措施。规划建设实施后，主要效益有防洪、除涝和灌溉（拦蓄）效益。工 程计划于 2010 年 3 月开工，2010 年 12 月 31 日完工，工期 10 个月。建设期一年， 经济运行期 40 年，则经济计算期为 41 年。中间考虑机电设备运行年限，需更新改 造一次。 根据.水利建设项目经济评价规范 ，本规划建设项目主要为社会公益性，财 务收入很少，所以评价以国民经济评价为主，并进行财务分析，计算工程的年运行 费用，提出维持项目正常运行需由国家补贴的资金数额，作为维持项目正常运行需 由国家补贴的依据。 经分析计算，本项目国民经济评价指标为：经济效益费用比 2.59，经济净现值 4667.3 万元，经济内部收益率 13.9%，国民经济评价可行。财务分析计算结果为工 程维护费 28.4 万元，其他费用 9.4 万元，合计 37.9 万元。 1.14 结论结论 xx 河治理工程的实施对区域内人民的生活、生产安全，促进工农业生产的发展 有着重要的意义，其社会效益十分明显。建议尽早实施。 嘉祥县 xx 河治理项目工程特性表 表 1-1 河治理工程初步设计 12 序号及名称单位数量序号及名称单位数 量 一、水文 四、施工 1.流域面积km24241.总体工程量m3 2.多年平均径流量m3/s87（1）土方开挖万 m3163.06 3.最高洪水位m39.2（2）土方填筑万 m3163.06 4.最低洪水位m36.8（3）石方m35373 5.设计洪水标准及流量 （p=5%) m3/s127（4）砼和钢筋砼m32093 二、工程效益指标 1.防洪效益（p=5%)km24242.主要建筑材料 2.灌溉效益（p=20%)km226.9（1）水泥t1268.09 三、工程设计标准 （2）钢筋t262.3 1.河道设计标准 （3）汽油t1.518 （1）灌溉标准m3/s38（4）柴油t837.41 （2）除涝标准（p=20%)m3/s973.所需劳动力 （3）防洪标准（p=5%)m3/s186（1）总工时万个 10.72 （4）河槽断面边坡 1：2.5，底 5、15、26 米（2）平均高峰人数万个0.3 2.建筑物设计4.施工临时房屋间136 （1）生产桥工程设计5.施工动力及来源 a.荷载标准 公路-级6.对外交通（距离、运 量） b.结构型式 灌注桩基预应力空心板 7.施工导流方式围堰 （4）排水涵洞工程设计8.施工占地亩1097.98 a.设计标准p=20%五、经济指标 b.结构型式钢筋砼箱涵1.总投资万元3005.91 2.静态总投资万元2418.97 3.综合利用经济指标 （1）经济内部收益率%13.9 （2）经济效益费用比2.59 （3）经济净现值4667.3 河治理工程初步设计 13 2 2 水文水文 2.1 流域概况流域概况 嘉祥县位于山东省济宁市西部，东经 1160711631和北纬 35 113538之间。东连济宁市任城区，西邻巨野、郓城县，南与金乡县接壤， 北与梁山县以郓城新河为界，东北隔梁济运河与汶上县相望。总面积 971.6 km2，项 目区为黄泛平原，xx 河位于嘉祥县南半部，境内长 12.2km，流域面积 km，流 经满硐乡。流域内有多处石子加工厂、石灰窑等，基本农田 1.79 万 hm，嘉金线从 其中间贯穿而过。 xx 河流域嘉祥境内有 xx 河主河道和导流河、老 xx 和等二条支流，区内河道 总长 7km。自二十世纪六、七十年代，沿河相继兴建了 24 座扬水站，装机总量 台 千瓦，采用 28zlb-70 泵配 80 千瓦立式电机或 20 zlb-70 泵配 55 千瓦立式电机。灌 区内多年平均水资源可利用量 万立方米。水源工程现状供水能力 万立方米。 这些排灌站和提水站由于年久失修，工程设施老化、退化严重，灌溉面积锐减，机 械设备完好率仅为 25%。 进入 90 年代，烧窑、人为拉土造成堤防残缺不全，填沟、种地、盖房现象严重， 形成许多竹节沟，改变了原有排水系统，造成严重的人为水土流失，水土保持工程 和生物措施难以保证水利工程的安全运行。 2.22.2 气象气象 嘉祥县多年平均降雨量 689.66mm，主要集中在 69 月份(汛期)，汛期降雨量 488.8mm，占多年平均降雨量的 72.7%，最小年降雨量 302.5mm(1988 年)，最大年降 雨量 1118mm(1964 年)。由于降雨时空分布不均，年际变化和季节变化较大，各季降 河治理工程初步设计 14 雨丰枯悬殊。低洼地受汛期河道高水位的顶托，排水不畅；地势高亢地区受补源条 件的影响，地下水位呈下降趋势。本区历史上具有易旱、易涝、易碱或连年洪涝、 连年干旱的自然特点。 多年平均蒸发量 1226.4mm，年平均气温 13.8，极端最高气温 43.1，发生在 1966 年 7 月 19 日；极端最低气温-18.3，发生在 1964 年 2 月 17 日。全年无霜期 212d。年平均日照时数 2393.1h，日照百分率为 52%。多年平均大风日数 19.4d，最 大风速 32m/s，风向偏北。最大冻土厚度 38cm。 2.32.3 径流径流 工程所在地地表水主要是大气降水形成的地表径流。由于受季风性气候的影响， 降雨量和径流量年际变化较大。枯水年径流量为多年平均径流量的 40%。同时，地 表径流年内分配不均衡，69 月份占全年的 80.6%。多年平均径流深 113.2mm，加 之 xx 河承接流域内上游菏泽市巨野县部分地表径流，使其成为排涝泄洪的重要河 道。 2.42.4 洪水洪水 2.4.12.4.1 流域暴雨成因流域暴雨成因 主要是黄淮气旋，台风及南北切变。暴雨移动方向由西向东较多。降雨量年际 变化较大，最大年降雨量和最小年降雨量相差达 4.5 倍。暴雨过程多，间隔时间短， 暴雨强度大，覆盖范围广。洪水特点范围广、干支流洪水并发，洪水水位高、量级 大、持续时间长。降水时空分布主要受季风影响。4 月份，暖湿气流开始活跃，降水 逐渐增多。4 月中下旬，冷暖空气在淮河流域遭遇。年最大流量出现时间的频次与各 月多年平均降雨量的分布基本一致。雨量集中在 69 月，年最大流量也主要发生在 河治理工程初步设计 15 69 四个月，发生的频次在历年洪水占 85.2%。由于承接邻县边界客水加之本区地 表径流，流域内极易形成洪水。 2.4.22.4.2 洪涝灾成因洪涝灾成因 水文气象因素：由于该流域降水量年内分配不均匀，年际变化大，69 月份降 雨量，占全年降雨量的 72%以上；最大年份降雨量是最小年降雨量的 2.5 倍。暴雨集 中、历时短、强度大是造成洪涝灾灾害的气象原因，也是主要原因之一。 地形因素：该流域水系属雨源性河流，历次洪水主要由流域内降雨产生地面径 流所形成。产流方式由于多受季节和前期降雨影响，有时以超渗产流为主，有时以 蓄满产流为主。汇流方式主要是坡地漫流和河网汇流两阶段。该流域河道坡降较缓， 自然形成洪水走廊和滞水区域，形成低洼易涝区，这是洪涝灾害的地形因素。 工程因素：河道虽然治理过，但最近一次治理是在 1976 年，距现在已有 35 年， 由于当时资金不足，治理标准低，尾工较多，经过长期运行，淤积严重，行洪排涝 能力衰减，这是该流域洪涝灾害的工程因素。 边界及人为因素：xx 河是济宁、渮泽两市的边界排水河道，每当发生汛情，水 事纠纷连连发生。另外由于人们在日常生产、生活中不注意保护环境，破坏了生态 平衡，使河道淤积逐年增多；河道上和河滩地内有违章建筑物，影响了河道行洪能 力，出现了小流量、高水位现象，加重了洪涝灾害程度。 2.4.32.4.3 洪涝灾害案例洪涝灾害案例 1993 年，当年降水 1045mm，8 月下旬至 9 月上旬，当地雨量大，降水量累计近 800mm，占全年降水的 77%。加之上游客水量大势猛，窄小的河槽行洪不畅，河水 漫溢，整个流域内一片汪洋。附近村庄田间积水达半米多深，水毁各类建筑物近 100 河治理工程初步设计 16 座，受灾作物 80%以上绝产，并影响秋种，部分房屋倒塌，群众生命财产受到严重 威胁，损失惨重。 2.52.5 设计洪水设计洪水 2.5.12.5.1 采用湖西水文法推求除涝洪水采用湖西水文法推求除涝洪水 xx 河为南四湖支流，流域面积 424km2，属于湖西万北地区。根据淮河流域综 合规划修编对湖西地区除涝水文的复核，1970 年排涝模数成果因受当时实际水文资 料条件限制，成果有一定局限性，此次复核成果在各方面均优于 1970 年成果，但为 了流域综合规划、设计及治理的前后连续性，继续采用 1970 年排涝研究成果也是可 以的，故本次 xx 河治理的水文计算，仍采用 1970 年淮河规划组水文成果。 1、三日面雨量值 按照 1970 年淮河规划组成果，2000 km2，三日面雨量均值为 110mm，cv=0.45 cs=3. 5 cv，省院换算成小面积 100-500 km2，三日面雨量为 123mm。查皮尔逊型 曲线，kp值为下： 表 2-5-1 频率1/51/101/20 kp1.3051.61.882 h3p% =h3 日 k p 表 2-5-2 频率1/51/101/20 h3p6/2160.5196.8231.5 前期影响 pa=35mm 河治理工程初步设计 17 2、次降雨径流关系 表 2-5-3 p+pa(mm ) 5075100125150175200225250 r(mm)3611.52134496684.5104 由上表内算得不同频率的三日径流深： 表 2-5-4 频率1/51/101/20 r(mm)62.9 89.2 120.5 3、日平均流量按下式计算： qp 平均=0.031r3f0.75 式中：r3三日径流深（mm） ； f流域面积（km2） 。 4、xx 河各断面日平均流量计算 根据 xx 河纵断图得知，xx 河两岸滩地大部分均在 37.0m 等线以上，仅有少数 低于 37.0m，由此可知，xx 河流域为自排区，故采用上述自排公式计算河道流量。 其成果如下： 表 2-5-5 桩号 流域面积 （km2） q1/5 （m3/s） q1/10 （m3/s） q1/20 （m3/s） 25+200424182258349 26+000416180255344 27+000348157229301 28+000333152216291 29+000312145205277 30+000311144205277 31+000270130184249 32+200237118167226 河治理工程初步设计 18 2.5.22.5.2 采用实测暴雨法计算设计防洪流量采用实测暴雨法计算设计防洪流量 一、设计面雨量的计算 xx 河流域流域，目前有水文部门设立的雨量站 3 处，分别为梁山闸、梁宝寺及 嘉祥站。 1、设计雨期的选定 19712000 年，xx 河域最大 24 小时降雨量大于 100mm 的降雨有 12 场。经分 析这 12 场降水，最大 24 小时降雨量占最大 72 小时降雨量的比重一般为：66.8100%， 平均达 80.0%。由此可见，形成 xx 河水的降雨主要为最大 24 小时降雨量。另外， 根据本流域水文实测资料及调查历史特大洪水资料分析，xx 河较大洪水过程持续时 间一般为 24 小时左右，但有部分洪水过程持续时间超过 24 小时。综合上述对降雨 和洪水两方面的分析，从防洪安全考虑，本次计算设计雨期确定为 3 日，以满足洪 水计算的需要。 2、资料系列代表性分析 本次计算采用以上流域内 19712000 年 3 处国家雨量站实测降雨资料，观测资 料均严格按照水利部颁发的水文资料编印规范对观测资料进行了整编，达到了 规范规定的精度要求，系列资料具有可靠性。 xx 河流域以上有 30 年实测降雨资料，系列中包括了 10 个丰水年（组） ，1971 年、19731980 年、1982 年、1987 年、19941996 年、1998 年等 16 个丰水年（组） ，有 1972 年、1981 年、19831986 年、19881993 年、1997 年、19992000 年等 15 个枯水年（组） ，丰枯交替出现，因此系列代表性较好。 3、面雨量计算 xx 河平均面雨量由梁山闸、梁宝寺及嘉祥这三个雨量站的资料用算术平均法计 算而得。资料系列为 19712000 年，长度为 30 年，符合规范要求。 河治理工程初步设计 19 面平均雨量的计算采用年最大值选样，由于计算工作量较大，分析计算利用 “山东省国家水文数据库系统”进行计算，分别统计计算出该流域的 1 日、3 日的流 域平均面雨量系列，见表 2-4-1。然后采用皮尔逊型曲线进行频率计算，取 cs=3.5cv，经适线分析后求得不同历时的设计暴雨成果，见表 2-4-2、图 2-4-1、图 2-4-2。 4、设计雨型的确定 设计雨型的确定采用山东省水文图集 （以下简称图集 ）中鲁南及南四湖 流域的设计雨型。按此雨型进行面雨的日程、时程分配。 表 2-5-6 xx 河年最大面雨量统计表 单位：mm 年份1 日3 日年份1 日3 日 1971102.8112.2198668.176.7 197288.291.11987104.0105.6 1973144.5143.7198859.967.5 197496.8105.2198982.597.9 1975118.9156.5199093.299.1 1976130.1143.3199149.756.2 197795.4117.6199276.377.9 1978148.5180.81993163.7202.6 1979126126.01994101.1108.1 1980146.7146.81995113.5139.8 198199.399.5199673.2114.9 1982106153.8199788.891.3 198373.987.9199885.6109.1 198466.675.3199974.587.7 198569.390.9200092.392.7 河治理工程初步设计 20 设计频率面雨量表 表 2-5-7 均值cv设计频率面雨量（mm） 时段 （mm）计算适线 p=5% 一日98.00.290.3153.42 三日111.90.300.3175.24 图 2-5-1 河治理工程初步设计 21 图 2-5-2 二、设计净雨计算 1、降雨径流关系线的选用 由于该流域无实测降雨径流关系线，本次计算选用图集中山东省暴雨径 流关系表第 14 号线进行净雨计算。4 号线降雨径流关系点据成果表见表 2-5-8。 14 号线降雨径流关系点据成果表 表 2-5-8 单位：mm p+pa5010 0 15 0 200250300400 径流深 r 0154176118161215 2、设计净雨计算 各日净雨计算采用降雨径流相关法，分别求得各日净雨量。第一天设计前期影 响雨量 pa 取 50mm，第二天和第三天 pa 值采用计算值，折减系数为 0.9，土壤最大 蓄水量 imax 为 100mm，计算出实测资料分析的各日净雨量。 河治理工程初步设计 22 r1=1.67,r2=2.23,r3=84.19。 3、设计净雨时程分配 设计雨型采用图集中的鲁南及南四湖流域雨型，时段长t=2 小时，净雨时程分配见表 2-5-8。 净雨时程分配表 表 2-5-8 时程分配（%） 日次 日净雨 量 123456789101112 第一天 1.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 0.5 0.5 0.1 0.1 0.1 第二天 2.2 0.0 0.0 0.0 0.7 0.7 0.8 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 第三天 84.2 2.52.52.534.59.38.48.48.47.60.00.00.0 三、设计洪水计算 本次洪水计算采用综合瞬时单位线法。 综合瞬时单位线法采用图集中提供的综合瞬时单位线参数计算 公式推算 m1 值，然后根据 m1 值，查图集中的综合瞬时单位线。 各断面 m1 值见表 2-5-9 表 2-5-9 桩号 流域面积 （km2） m1 0+00042413.7 2+00041613.6 6+00034812.4 10+00033312.1 14+00031211.7 16+00031111.7 18+00027010.8 20+00023710.1 22+0002129.6 24+0001838.9 各断面 20 年一遇设计洪峰流量见表 2-5-10 河治理工程初步设计 23 表 2-5-10 桩号 流域面积 （km2） p=5% qm （m3/s） 25+200424 355.98 26+000416 361.2 27+000348 310.03 28+000333 302.64 29+000312 296.39 30+000311 288.08 31+000270 268.92 32+200237 246.34 由此可以看出通过实测暴雨法计算出的设计二十年一遇防洪流量与 采用湖西水文法计算所得的设计防洪流量相差不大，最大差距仅在 7%左 右，所以工程设计中为保证资料的一致性，仍采用湖西除涝水文的计算 成果。 河治理工程初步设计 24 3 3 工程地质工程地质 3.1 区域地质区域地质 3.1.1 地形地貌及地下水地形地貌及地下水 3.1.1.13.1.1.1 地形地貌地形地貌 拟建工程场区地形河堤段落有起伏，河堤与河床底部起伏较大，地面标高最大 值 43.70m，最小值 30.50m，地表相对高差 13.20m。场地所处地貌类型为河流冲积平 原。 3.1.1.23.1.1.2 地下水地下水 表 3.1-1 稳定水位情况表 数据 个数 稳定水位 埋 深 最小值 (m) 稳定水位 埋 深 最大值 (m) 稳定水位 埋 深 平均值 (m) 稳定水位 标 高 最小值 (m) 稳定水位 标 高 最大值 (m) 稳定水位 标 高 平均值 (m) 555.507.506.2935.1036.3035.91 场区地下水类型为第四系孔隙潜水，以大气降水入渗、微量侧向径流为主要补 给来源，以人工开采、微量侧向径流和地表蒸发为主要排泄途径。地下水位随季节 及气象呈周期性变化，一般每年 9 月份至来年年初为丰水季节，年初到 9 月份为枯 水季节，水位年变幅 23m。动态类型主要为渗入-开采、径流型。 施工完毕，于河中及 14#孔中取水样两件，根据水质分析结果，地下水对混凝土、 混凝土中钢筋具微腐蚀性。 3.1.2 地质构造及地震烈度地质构造及地震烈度 嘉祥县大部范围被巨厚的第四系地层所覆盖，下部为奥陶系石灰岩。在东部及 东南部零星出露有奥陶系和寒武系石灰岩。据农村饮水供水井钻探资料，xx 河流域 河治理工程初步设计 25 内程庄村东第四系覆盖层约在 100 米左右。 嘉祥县在大地构造位置上，属中朝陆台山东台背斜的西南边缘凹陷带，处于 “鲁西断块”中的“鲁西南块凹陷”上。 隆起和凹陷。嘉祥凸起：该凸起属嘉祥尼山隆起的一部分，受巨野断裂和嘉 祥断裂的控制，东西宽约 40km，区内在嘉祥有零星的寒武奥陶系基岩裸露，其余 均为第四系所覆盖，厚 300m 左右。第四系之下绝大多数为寒武奥陶系，在东南部 有部分晚太古生代岩系发育。 地震烈度。按照国家质量监督局发布的中国地震参数区划图(gb18306 2001)，嘉祥县震动反映谱特征周期为 0.45s，地震动峰加速度为 0.05g，基本地震烈 度为度。 3.23.2 工程地质工程地质 3.2.13.2.1 地层结构地层结构 本场区勘察深度范围内，地基土自上而下分为如下 8 层。 1 层素填土：黄褐色，主要由粉土组成，稍密-中密，湿。本层土主要取自河床， 人工筑堤并分层夯压而成，场区分布于 xx 河两岸，统计厚度：2.905.30m，平均 3.76m；层底标高：35.9040.00m，平均 38.43m；层底埋深：2.905.30m，平均 3.76m。 表 3.2-1 物理力学指标统计表 项目 最小值 xmin 最大值 xmax 平均值 xm 数据个 数 n 标准差 变异系 数 标准值 xk w(%)20.432.127.3282.70.1028.2 (kn/m3)17.620.318.7280.60.0318.5 e 0.5761.1020.813280.1090.130.849 wl(%)27.744.831.9295.30.17 wp(%)20.425.522.5281.30.06 河治理工程初步设计 26 ip3.119.38.7284.10.47 il-0.150.970.60270.330.550.71 c(kpa)11833525180.5229.0 (度)2.226.017.5258.50.4914.6 a1-2(mpa-1)0.130.590.27280.130.480.31 es(mpa)3.1214.068.04283.010.377.0 n(击)5.015.0 2 层粉土:褐黄色，含云母碎片，具铁锈,摇振反应中等-迅速,无光泽,干强度及韧 性低，中密-密实,湿。场区该层揭露于河两岸，统计厚度:4.905.40m，平均 5.10m；层底标高：33.2033.90m，平均 33.53m；层底埋深：8.308.80m，平均 8.60m。 表 3.2-2 物理力学指标统计表 项目 最小值 xmin 最大值 xmax 平均值 xm 数据个数 n 标准差 变异系 数 标准值 xk w(%)20.430.125.2223.00.1226.3 (kn/m3)18.420.219.3220.60.0319.0 e 0.5840.8620.723220.0830.110.754 wl(%)28.332.229.7221.00.04 wp(%)19.023.921.7221.50.07 ip5.910.08.0221.40.17 il-0.300.970.47220.370.780.61 c(kpa)169238161403129.7 (度)1.725.514.3173.60.3010.6 a1-2(mpa-1)0.100.410.23210.080.350.26 es(mpa)2.9114.407.74212.820.366.7 n(击)4.09.06.1341.40.225.7 2-1 层粘土:灰黑色，少含有机质，摇震反应无，有光泽，干强度及韧性高，可 塑。场区该层揭露于河两岸，统计厚度：0.400.50m，平均 0.43m；层底标高: 32.8033.40m，平均 33.10m；层底埋深:8.809.20m，平均 9.03m。 该层属中至高压缩性土。 表 3.2-3 物理力学指标统计表 项目 最小值 xmin 最大值 xmax 平均值 xm 数据个 数 n 标准差 变异系数 标准值 xk n(击)3.04.03.530.50.142.7 3 层粉土:灰黄色，含少量姜石颗粒，摇震反应中等，无光泽，干强度及韧性低， 密实,湿。场区该层揭露于两岸，统计厚度:2.002.70m,平均 2.28m;层底标高: 30.1031.40m,平均 30.83m;层底埋深:10.8011.90m,平均 11.30m。 河治理工程初步设计 27 表 3.2-4 物理力学指标统计表 项目 最小值 xmin 最大值 xmax 平均值 xm 数据个数 n 标准差 变异系 数 标准值 xk w(%)21.921.921.91 (kn/m3)19.519.519.51 e0.6480.6480.6481 wl(%)29.129.129.11 wp(%)22.422.422.41 ip6.76.76.71 il-0.07-0.07-0.071 c(kpa)3333331 (度)18.218.218.21 a1-2(mpa-1)0.190.190.191 es(mpa)8.678.678.671 n(击)4.010.07.182.80.395.2 4-1 层素填土。灰色，以粉土为主，含淤泥质及植物碎屑，场区分布于河床底部， 统计厚度：0.500.70m，平均 0.58m；层底标高：29.9032.40m，平均 31.44m；层 底埋深:0.500.70m，平均 0.58m。 4 层粉质粘土：灰黄色，灰绿色，含少量铁锰质结核，姜石含量 5%左右，粒径 约占 0.3-0.5cm，摇震反应无，稍有光泽，干强度及韧性中等，硬塑。场区该层分布 于河两岸之下，统计厚度:1.90