河道治理实训报告.doc

目录常山县芳村溪洁湖段治理工程21.基本资料21.1工程概况21.2水文气象31.2.1流域概况31.2.2气象31.2.3水文基本资料31.2.4设计暴雨41.2.5设计洪水41.3工程地质51.3.1区域地形与地貌概况51.3.2项目区工程地质条件51.3.3天然建筑材料62.工程任务和规模62.1概况62.2流域现状水利设施及存在的主要问题63 河道水面线推求及堤顶高程确定7表4-6堤防工程的安全加高值104工程布置和主要建筑物设计114.1设计依据114.2设计思路与原则114.3防洪堤堤线布置114.4防洪堤护岸断面设计124.5河道及穿堤建筑物设计144.6河道清淤工程144.7环境、生态及亲水工程设计145施工组织设计145.1施工条件145.2天然建筑材料155.3施工导流155.4主体工程施工155.5施工总布置165.6施工总进度计划16附件常山县芳村溪洁湖段治理工程1.基本资料1.1工程概况芳村溪洁湖段治理工程属于芳村溪中小流域治理二期工程项目内容之一。芳村溪中小流域治理二期工程位于常山县境内。常山县位于浙江省西南部，东邻衢县，西接江西省玉山县，南连江山市，北与开化县、淳安县接壤。常山县公路交通较发达，东西向有320国道贯穿，南北向有205国道经过。芳村溪属钱塘江上游常山港左岸一支流，发源于海拔1342.3m的昌湾尖。溪水流经横山路、新桥，纳山坑、布枧坞等支流至芙蓉下游，与西源及千溪坑汇合后继续南行经芳村、大桥，沿途有前溪、源前等溪水加入，经鲁士村后在招贤上游汇入常山港，转向东流经衢县，与江山港汇合后称为衢江，衢江为钱塘江主流。芳村溪集水面积354.2km2，主流河长50.6km。2011年8月常山县编制完成了浙江省常山县芳村溪河道整治规划，规划提出了要在20112020年，通过近、远期工程的实施，基本完成芳村溪干、支流河道整治；基本形成较为完善的防洪体系，大幅度提高河道两岸的防洪标准，保护沿河两岸的村庄和农田。根据浙江省常山县芳村溪河道整治规划，近期（20112015年）实施堤防、护岸20.05 km，疏浚8.5 km和堰坝9座，前溪、洁湖、大桥头、鲁士等重要村庄防洪标准达到10年一遇以上；远期（20162020年）实施堤防、护岸41.85km，疏浚18.9 km和堰坝7座，里村、上初等重要村庄防洪标准达到10年一遇以上，其他沿河地势较高受冲刷严重的村庄和农田达到防冲效果。芳村溪治理二期工程设计任务是在浙江省常山县芳村溪河道整治规划和芳村溪中小流域治理一期工程初步设计的基础上，按照新型城镇和新农村建设的要求，做好水利基础设施建设，同时尊重自然规律，区分轻重缓急，突出建设重点。整治后治理段河道防洪标准将达到10年一遇。1.2水文气象1.2.1流域概况本项目建设位置分三处，第一处位于芳村溪河段20km处芳村镇政府所在地，河段入口以上流域面积126km2，整治河段长0.835km，河道平均坡降14.3；第二处位于芳村溪河段31.5km处洁湖村庄处，河段入口以上流域面积221.8km2，整治河段长0.824km，河道平均坡降10.3；第三处位于芳村溪河段41.5km大桥头乡所在地，河段入口以上流域面积273.8km2，整治河段长1.841km，河道平均坡降7。三处均为当地乡镇政府及村庄所在地，是本工程的主要防洪重点。1.2.2气象本流域属亚热带季风气候区，四季分明，光照充足，温暖湿润，降水充沛。流域多年平均降水量185lmm，年降水日数为160天左右,多年平均径流深1120mm。降水量时空分布不均，年际、年内变化显著梅雨为形成本流域大洪水的主要因素。据常山气象站实测资料统计，多年平均气温17.3，极端最低气温-9.2，极端最高气温40.5；多年平均最大风速15.7m/s，多年平均风速为2.1m/s，风向ENE。根据当地实际，分梅汛期（4月16日7月15日）、台汛期（7月16日10月15日）和非汛期（10月16日次年4月15日）。本流域发生较大洪水次数频繁，主要成因为大面积梅雨。1.2.3水文基本资料芳村溪流域内有芳村降水量站，该站设立于1957年，有1962年至今实测降水资料。该流域多年平均降雨量为1841mm，有19582007年共50年连续的实测雨量。有1962至2007年连续的实测最大一日及最大三日暴雨资料。常山县境内还有东鲁、常山、招贤等其他降水量观测站，其观测资料可供参考。1.2.4设计暴雨本次设计暴雨采用实测资料法及查暴雨图集法分别计算。一实测资料法。统计芳村1962年2007年共46年的实测最大24小时暴雨，采用皮尔逊型曲线拟合适线来确定最佳统计参数，设计成果见表2-2。洪水频率均值CvCsCv25102050%最大一日暴雨100.60.453.5226.1189.3160.8131.489.3最大24小时暴雨255.5213.9181.7148.5100.9最大三日暴雨166.20.453.5373.5312.8265.8217.1147.5各设计频率最大一日暴雨乘以1.13倍即为相应频率的最大24小时雨量。二查浙江省短历时暴雨法在浙江省短历时暴雨(2003版)中查算24小时、最大三日点雨量均值、CV值、Cs/Cv=3.5及点面雨量关系，查PIII型曲线模比系数Kp值，计算设计频率下的H24雨量，设计暴雨计算成果见表2-3。 设计暴雨成果表流域设计时段均值变异系数设计暴雨1%2%5%10%20%50%芙蓉水库坝址以上24小时1290.453252902432061681143天1780.45449400335284232158洁湖断面以上24小时1280.453232872412051671143天1770.45446397333283231157前溪24小时1250.453152812352001631113天1760.45444395331281230156大桥头（上源溪以上）24小时1260.453182832372011651123天1750.45441393329280229155大桥头（上源溪以下）24小时1260.453182832372011651123天1740.454383913272782271541.2.5设计洪水设计洪水计算方法：由上述设计暴雨及其日程、时程分配，可求得设计流域各日逐时段降水。流域无实测的径流资料，产流计算采用蓄满产流简易扣损法，Im=100mm，初损为25mm，最大一日后损1mm/h，其余各日0.5mm/h。设计洪水过程线采用浙江省瞬时单位线法推求。芳村溪各设计段主要控制断面各设计频率的洪峰流量见表2-4。表2-7 芳村溪主要断面设计洪水成果表位置集雨面积 (km2)河道长度（km）坡降（%）设计频率（%）/洪峰流量（m3s）备注25102050芙蓉水库（天然）12618.91.4312411001816628353芙蓉水库（调洪）412250250220151经水库调洪水库芳村区间（含前溪）94.115.581.04891718586452251前溪58.115.581.04551444355281156水库洁湖区间98.917.750.84931753616474268水库大桥头区间154.529.80.43126810208246383451.3工程地质1.3.1区域地形与地貌概况本区位于扬子准地台(级)钱塘褶皱(级)金衢盆地(级)与常山庙前背斜(级)常山盆地(级)之间的阁底盆地(级)，地势上是低山丘陵区，山高100300m，山势呈锥状，呈西南、北东两侧高，中部较低，地表水由西南、北东向中部汇入常山港，并由西向东径流。工程区位于常山中东部，地势平缓，相对高差310m，河流总体走向平缓，河流蛇曲发育，切割和冲刷作用不强，具有典型丘陵河流特点河水暴涨暴落，水位受大气降水和上游水库控制。河床、河漫滩的冲积物堆积发育，一般为410m，I级阶地相对发育，厚度一般为412m，属于典型的二元结构。1.3.2项目区工程地质条件项目区位于常山县东部，常山港左岸支流芳村溪中下游，属第四系全新统(Q4al)I级阶地和河漫滩冲洪积地貌，地势由北向南倾斜，段内河流自北向南流，堤线区纵向较陡，坡降和相对高差较大，河床宽度约6020m。河床及河漫滩以堆积和侵蚀作用为主，堆积物一般厚为28m；I级阶地主要堆积作用为主，厚度一般为412m，基岩多被覆盖。测区区域稳定性良好，根据中国地震动参数区划图(2001版)(GBl8306-2001)，工程区地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应地震基本烈度VI度。1.3.3天然建筑材料筑堤用建筑材料主要为护坡用的护砌材料和堤身填筑材料。护砌材料可采用块石或砼预制砌块，块石需要外购外运，运距在2025km左右，制作砼预制砌块的优质砂石材料也需要外购外运，运距在515km左右；堤身填筑材料可就近利用堤基开挖出和河道疏浚出的砂、砾、卵石料。2.工程任务和规模2.1概况工程位于常山县境内的芳村溪流域上。常山县位于浙江省西部，面积1099.1km2，设7个镇、7个乡和1个办事处。常山县是一个经济欠发达的山区县，截止2009年底，全县总人口32.93万人，其中非农业人口4.33万。耕地面积17.35万亩，其中水田14.81万亩，旱地2.53万亩。实现国内生产总值62.00亿元，人均GDP18875元。常山县强化绿色GDP为方针，加强工业环境要求。轴承、钙类、化工、食品及纺织为常山支柱产业，并以现代化农业为辅。2.2流域现状水利设施及存在的主要问题（1）芙蓉水库:在2005年在芙蓉乡政府下游1.5km处，修建了以防洪、发电为主，结合灌溉、供水等综合利用功能的芙蓉水库，水库正常蓄水位275.0m，20年一遇防洪库容1362万m3，电站装机28000kW。水库为常山县城的主要供水水源，设计洪水标准为100年一遇，水库的建设，提高了下游河道的防洪能力，降低洪水位1.50m；20年一遇洪水时水库最大泄量250m3/s。为水库下游的防洪安全提供了一定的保障。（2）防洪堤：由于当地财政能力有限，多年来一直未对河道进行综合整治，现状仅少部分河段修建了防洪堤和防冲不防淹的护岸，大部分河段未做任何防护，年年洪水冲刷河岸，岸坡坍塌，河岸线不断外扩，水土流失严重，大量的农田被侵蚀。河底淤积又进一步抬高了水位。从现场调查情况来看，需治理的河段两岸堤高程偏低，整体防洪能力实际达不到10年一遇标准，加上部分堤段已被冲刷破坏。（3）存在问题：一是现状防洪标准低，保护区防洪能力大部分不到10年一遇标准，大部分河道两岸没有护岸或仅为矮小的干砌石挡墙护岸，抗冲能力差，运行多年后，冲刷损坏严重，局部基础掏空。遭遇洪水时，漫滩现象很严重，局部村庄甚至淹至窗台顶位置。二是现状河道过水断面水流不畅，淤积严重，且人为侵占河道，严重影响了河道的行洪能力。三是由于管理经费欠缺，堤防管理水平较低，沿线村民在堤上挖坑取土、机动车辆运输砂石料随意修建上堤坡道、采砂活动破坏沿河堤防。通过治理工程项目的实施，对不稳定堤防进行加固，对河床进行清淤整治，项目区内生态环境得到改善，水土流失得到控制，防洪标准达到10年一遇以上，并为该流域的农村生产建设提供防洪安全保障。本次工程项目位于芳村溪河段31.5km处芳村镇洁湖村，共新建整治河道长度0.824km，新建左岸堤防护岸长度0.777km，新建右岸堤防护岸长度0.504km；工程设计标准根据规范要求，按10年一遇防洪标准设计。3 河道水面线推求及堤顶高程确定3.1，河道水面线推求1、计算原则河道水利计算以防洪计算为主，主要考虑河道的防洪功能。计算模型以实测地形和设计断面为依据，结合计算需要进行合理概化。2、计算方法及边界条件（1）计算方法：本工程为山溪性河流，对于山区性河道水面线推算采用恒定非均匀流计算公式。河流断面下、上能量函数为：Z1-Z2=(a+)+S 或者 ZU+(a+)- = Zd+(a+)+ 式中：ZU流段上游水位；Zd流段下游水位；vu流段上断面处流速；vd流段下断面处流速；S流段计算长度；Q通过断面的流量；Ku、Kd上、下断面处的流量模数；a动能修正系数，天然河道取1.151.50；局部阻力系数对遂渐扩展段取0.330.5。桥梁采用无坎宽顶堰计算公式： Q=EmMBho式中：Q流量(m3/s)Em淹没系数，根据上、下游水位确定；M自由出流流量系数B孔宽（m）ho上游水深，包含流速水头（m）下边界条件选取：下边界河道水位根据该处河道的平均坡降按恒定均匀流方法计算。3、上、下游边界条件：根据水文计算，上游采用流量边界，下边界河道水位根据该处河道的平均坡降按恒定均匀流方法计算。表4-2 水利计算范围及下边界条件选取计算范围（桩号）下边界条件（十年一遇）起点终点位置现状水位（m）设计水位（m）流量（m3/s）洁湖段0+821.40+000.00+821.4102.22101.47954、验证计算及参数选定本次模型河道糙率参照类似工程。顺直河段主槽综合糙率0.035；个别河势不顺直且有阻水河段综合糙率为0.0350.043，边滩糙率采用0.040。5、计算成果（表4-4）表4-4 现状工况下沿程洪水位计算表 (m)河段断面编号桩号现状河底高程现状河道水位高程现状左岸顶高程现状右岸顶高程20年一遇10年一遇5年一遇洁湖段（芳村溪）00+000102.8105.85105.48104.98105.34105.4710+227.398.9104.64104.39104.03106.59113.3920+356.999.95104.46104.2103.81104.49104.6130+466.999.7103.82103.46102.97103.24103.46桥0+523.199.99103.26102.97102.56105.10104.8040+572.599.87103.48103.12102.62105.46103.5950+675.898.66103.44103.06102.56104.52102.8860+821.498.17102.52102.22101.82104.52104.803.2 堤顶高程的确定1、堤顶高程设计堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高值确定。堤顶超高值可按式（4-3）计算确定。 （4-3）式中 堤顶超高，m； 设计波浪爬高值，m，参照堤防设计规范（GB50286-98）附录C计算确定； 设计风壅水面高度，m，参照堤防设计规范（GB50286-98）附录C计算确定； 安全加高，m，可按表4-6确定。（附计算过程及结果）2、河道堤顶线确定（见表4-5）本次工程涉及芳村溪洁湖段河道两岸新建防洪堤护岸，左岸776.9m,右岸504.5m，整治河道长度824m。表4-5 河道堤顶高程计算表 桩号0+0000+227.30+356.90+466.90+523.10+572.50+675.80+821.4设计堤顶高程106.28105.33105.14104.4103.91104.061040103.16现状左岸堤顶高程105.34106.59104.49103.24105.10105.46104.52104.52表4-6堤防工程的安全加高值堤防的工程级别12345安全加高值（m）不允许越浪的堤防工程1.00.80.70.60.5允许越浪的堤防工程0.50.40.40.30.3174工程布置和主要建筑物设计4.1设计依据工程等别和设计标准：根据防洪标准(GB50201-94)、堤防工程设计规范(GB50286-98)的有关规定，芳村溪流域内防洪堤，保护对象为一般的乡镇，防护人口为0.76万人，重要性一般，防洪标准重现期取10年，防洪堤级别为5级，建筑物级别为5级。4.2设计思路与原则设计思路：以可持续发展思想为指导，有机组织河道与周边环境相适应，兼顾设计实际，具有良好的可操作性。恢复和强化河道行洪、排涝等功能，稳定河势，改善水环境，适应河道的自然性、安全性、生态性、亲水性的要求，体现人与自然和谐共处的治水理念，实现河道水清、流畅、岸绿、景美。治理原则：（1）服从浙江省常山县芳村溪河道整治规划并与当地经济社会发展规划、土地利用规划等规划相协调。工程建设结合新农村建设、土地整理等进行。（2）工程建设尽可能维持或完善原有的河道平面格局，充分保护山区河道生态系统。（3）河道工程建设因势导，适应河流运动特征。因地制宜，通过加固河道防洪堤、疏浚清障等措施恢复提高河道行洪能力。4.3防洪堤堤线布置本次工程涉及芳村溪洁湖段河道两岸新建防洪堤护岸，左岸776.9m，右岸504.5m，整治河道长度824m。布置原则：1. 河堤堤线应与河势流向相适应，并与大洪水的主流线大致平行。一个河段两岸堤防的间距或一岸高地一岸堤防之间的距离应大致相等，不宜突然放大或缩小；2. 堤线应力求平顺，各堤段平缓连接，不得采用折线或急弯；3. 堤防工程应尽可能利用现有堤防和有利地形，修筑在土质较好、比较稳定的滩岸上，留有适当宽度的滩地，尽可能避开软弱地基、深水地带、古河道、强透水地基；4. 堤线应布置在占压耕地、拆迁房屋等建筑物少的地带，避开文物遗址，利于防汛抢险和工程管理；5. 湖堤、海堤应尽可能避开强风或暴潮正面袭击。4.4防洪堤护岸断面设计4.4.1防洪堤断面形式根据堤身断面型式，堤防型式可分为斜坡式堤、直墙式堤、复合式堤等.河堤断面型式除满足工程渗透稳定、抗滑稳定、抗倾覆稳定之外，尚应结合生态保护或恢复技术要求，应尽量采用当地材料和缓坡，重视生态价值，绿岸清水，为植被生长创造条件，保护河流的侧向连通性。本设计采用的断面形式为复合式堤4.4.2防洪堤稳定分析1、抗滑稳定计算的目的堤防抗滑稳定计算的目的是，分析堤身和堤基在不同工况下可能产生的滑动破坏面及抗滑稳定安全系数，校核其稳定性，并为优化设计堤身断面提高依据。堤防的堤线很长，应根据不同堤段的防洪任务、工程等级、地形地质条件，结合堤身的结构型式、高度和填筑材料等因素，结合渗流计算情况，选择有代表性的断面进行计算。2、挡墙抗滑稳定计算的工况和计算内容挡墙抗滑稳定计算可分为正常情况和非常情况两种工况。正常情况是指在正常和持久的条件下工作。稳定计算应包括二种情况：一种是临水面为设计洪水位，背水侧堤坡为地面高程；第二种是设计洪水位骤降期的临水面为无水，堤内水位为设计洪水位4.4.3设计方案比选防止堤防岸坡受风浪、水流、潮汐、雨水冲刷破坏及自然界动植物的破坏，在堤防的临水、背水坡面上应设置挡墙或护坡结构。护坡宜采用工程措施与生物措施相结合的方式，在满足工程安全的前提下，应尽量采用具有良好反滤、垫层和透水功能的多孔结构，及自然材质制成的柔性结构，尽可能避免使用硬质不透水材料，为植物生物生长、鱼类、两栖动物和昆虫的栖息与繁殖创造条件。常见的护坡型式有砌石挡墙或护坡、生态混凝土护坡、草皮护坡、砌筑块护坡等。砌石护坡采用这种护坡可以充分利用当地石料，工程质量容易保证，便于施工。干砌石护坡最常用，根据风浪大小，干砌石护坡可采用单层砌石或双层砌石，单层砌石厚约0.30.5m，双层砌石厚约0.40.6m，下面铺设0.150.25m厚的碎石或砾石垫层。浆砌石护坡与干砌石护坡类似，是在块石之间充填砂浆或细石混凝土形成整体，其抗冲能力和稳定性较好，厚度可比干砌石护坡酌情减小。浆砌石护坡一般适用于波浪较高（大于2.0m）、压力较大、采用干砌石容易冲坏的情况。生态混凝土护坡生态混凝土护坡是能够适应植物生长、可进行植被作业的混凝土及相应制品制作而成的护坡，可以在护坡表面生长出自然植被，较好地兼顾工程及生态景观等多方面要求。草皮护坡根系发达的草皮能与堤防坡面较好接触成为一体，可以有效防止洪水冲刷作用，同时兼有绿化、美化环境的效果，施工简单，造价较低，是一种较好的护坡方法。草皮护坡一般适用于水流流速较小河段的临水坡和背水坡。为了进一步提高坡面稳定性和防冲能力，可采用土工织物草皮护坡、生态网垫草皮护坡、混凝土框格草皮护坡等复合草皮护坡。砌筑块护坡用干硬细石混凝土或其他轻质多孔混凝土制作成砌筑块，各砌筑块之间联锁咬合固定形成护坡，维持护坡整体稳定。砌块水上部分可在开孔内种植草皮，掩藏砌块形态绿化周边环境；砌块水下部分由于其开孔可使水体与周边充分交流，能净化水体，有利于生物繁衍。护坡应坚固耐久、就地取材、利于施工和维修。对不同堤段或同一坡面的不同部位可选用不同的护坡型式。堤防临水坡主要防水流冲刷、波浪淘刷、冰和漂浮物的撞击破坏，其常水位以下部位的护坡应具有足够的抗冲能力，可采用砌石、混凝土或土工织物模袋混凝土等，护坡下部与堤脚防冲结构充分连接；常水位以上部位的护坡应充分考虑生态景观要求，可采用生态混凝土护坡、草皮护坡、砌筑块护坡等，上部护坡范围应超过设计洪水位0.5 m及以上。堤防背水坡主要防雨水冲刷，一般可采用草皮护坡。砌石、混凝土等护坡应设置排水孔，孔径可50100mm。孔距可为23m，宜呈梅花型布置。浆砌石、混凝土护坡应设置变形缝。与砌石混凝土护坡在堤脚、戗台或消浪平台两侧或改变坡度处应设置基座，堤脚处基座埋深不宜小于0.5m。护坡与堤顶相交处应牢固封顶，以防雨水顺垫层渗流，封顶宽度可为0.51.0m。4.5河道及穿堤建筑物设计穿堤建筑物（涵管、涵闸、泵站等）的建筑物的设计防洪标准，不应低于堤防工程的防洪标准，并应留有适当的安全裕度，其级别不应低于所在堤防工程级别。防洪墙的建筑物级别应与相应堤防级别相同。具有通航、交通等功能的建筑物，应同时满足相关行业标准。4.6河道清淤工程（在后面）4.7环境、生态及亲水工程设计对镇区河道两岸进行绿化美化，堤岸景观充分体现“以人为本”的理念，注意现代环境景观与当地地域文化的协调、统一。在镇区段每隔一定距离人们经常活动的节点，修筑亲水平台、台阶。1、 游步道设计2、 亲水平台及台阶设计3、 绿化及景观设计4、 生态措施设计5施工组织设计5.1施工条件本工程范围分成三段实施；芳村段、洁湖段和大桥头段，各个工程段均交通方便，且有简易道路通至岸边，所以各种施工机械和筑堤材料均可直达施工现场附近，只需在场内修筑部分施工道路。整个工程对外交通条件良好，可以满足施工要求。施工用水可从河道中抽取，施工队伍的生活用水为自来水；各施工段附近均有电网通过，所以施工用电可就近解决，工地架设临时变压器。根据常山县气象站实测资料统计，其多年平均气温为17.3，极端最高气温40.5，极端最低气温-9.2；4-7月份为梅雨主汛期，全年大部分降水集中在4-7月份，此时不宜安排工程施工。10月至12月是枯水期，是施工的黄金时期。根据工程特性，本工程施工宜安排在当年的10月至次年3月，自然条件较好。5.2天然建筑材料据调查，常山县芳村溪河段附近，缺乏天然块石料场和天然砂砾石料场，建议在常山县市场上就近砂场购买。5.3施工导流根据水文分析，本地区4月16日至10月15日为汛期，10月16日至次年4月15日为非汛期。根据主体建筑物所处的工程位置、布置特点及地形、地质条件，施工期主要内容在10月至来年3月完成，基础工程在11月至来年1月前完成，这样河道来水量较少，可沿设计河道中间位置底面纵向开挖约10m宽1.5m深的排水沟，以降低施工区域地下水位和渗水量来保证工程施工