山东省高唐县七里河治理工程施工组织设计.doc

1 山东省高唐县七里河治理工程施工组织设山东省高唐县七里河治理工程施工组织设 计计 第一章 综合说明 一 兴建缘由 七里河起源于茌平县洪屯乡老范庄村北 在韩屯镇玉皇庙村北入高唐县 向东北至佟东官屯北入徒骇河 全长 34 5km 流域面积 342km2 高唐县境内 长约 9 77km 流域面积 146km2 是高唐县西南部徒骇河 马颊河之间的主要 排水河道 县域内涉及赵寨子和姜店 2 个乡镇 31 个自然村 耕地 7 61 万亩 总人口 3 48 万人 七里河多年未加治理 河道淤积严重 排水严重受阻 堤防残缺不全 沿 线工程老化 退化严重 雨季洪涝水严重威胁着沿河两岸人民群众生命财产安 全 根据 山东省重点中小河流治理实施方案 2013 2015 年 对七里河高 唐县段 9 77km 桩号 0 000 9 770 进行治理是十分必要的 二 设计标准 1 治理标准 排涝标准 按 5 年一遇除涝 防洪标准 按 20 年一遇防洪 2 地震设防 依据 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 工程区域地震基本设防 烈度为 VII 度 三 设计依据 1 防洪标准 GB50201 94 2 水利水电工程可行性研究报告编制规程 DL5020 93 2 3 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 4 山东省海河流域防洪规划 2008 5 关于印发 山东省中小河流治理工程初步设计设计洪水计算指导意见 的通知 鲁水发规字 2011 146 号 6 关于印发 山东省重点中小河流治理实施方案 2013 2015 年 的 通知 鲁水发规字 2012 97 号 7 水利水电工程初步设计报告编制规程 DL5021 93 8 水电枢纽工程等级划分及设计安全标准 SL5180 2003 9 堤防工程设计规范 GB50286 98 10 灌溉与排水工程设计规范 GB 50288 99 11 水工混凝土结构设计规范 SL T191 2008 12 砌体结构设计规范 GB50003 2001 13 水利水电工程设计工程量计算规定 SL328 2005 14 水闸设计规范 SL265 2001 15 水利水电工程土工合成材料应用技术规范 SL T225 98 16 水工建筑物荷载设计规范 DL5077 1997 17 公路沥青路面施工技术规范 JTG F40 2004 18 其他现行水利水电行业有关规范 规程 标准 四 工程内容 七里河治理段长 9 77km 本次测量桩号 0 000 9 770 主要工程内容为 一 河道工程 1 河道清淤疏挖 9 77km 桩号 0 000 9 770 2 修复两岸堤防 19 54km 3 新建左岸堤顶管理道路长 9 77km 二 建筑物工程 1 新建涵闸 11 座 0 730 1 280 2 000 3 723 4 780 6 347 左岸 1 060 3 773 5 334 6 340 6 736 右岸 2 改建涵闸 9 座 2 030 7 894 8 964 左岸 3 0 323 2 540 2 990 3 130 3 600 8 480 右岸 3 新建涵洞 11 座 6 176 7 490 8 300 左岸 4 947 5 800 5 846 6 176 6 630 7 490 7 960 8 964 右岸 4 改建涵洞 4 座 7 480 左岸 7 480 7 523 8 955 右岸 5 改建生产桥 2 座 2 032 6 696 6 维修生产桥 2 座 3 132 4 136 7 维修节制闸 1 座 7 090 五 工程设计 一 河道工程设计 治理河段设计河槽底宽 7m 15m 其中县界 韩庙沟 0 000 2 540 底 宽 7m 韩庙沟 徐干沟 2 540 4 780 底宽 8m 徐干沟 徒骇河 4 780 9 770 底宽 15m 河底高程 23 02m 21 73m 河底比降 1 6000 1 10000 边坡坡比 1 2 5 设计堤防堤身主要为壤土 设计堤顶高程 29 66m 28 45m 左堤顶宽 5m 右堤顶宽 3m 堤防内外边坡坡比均为 1 2 5 草皮护坡 堤防填筑压实度 为 0 9 防汛道路为泥结碎石路面 路面宽 4 5m 厚 0 15m 二 建筑物工程设计 1 涵闸设计 涵闸主要由上游连接段 闸室段 涵洞段 下游连接段四部分组成 上游连接段 采用 M10 浆砌块石变高八字墙 墙背面设 M10 浆砌块石护 坡厚 300mm 闸室与七里河河底之间的斜坡段设 M10 浆砌块石护底厚 300mm 接七里河河底设抛乱石护底厚 400mm 浆砌石底部和挡土墙背面均设 复合土工膜 200 0 3 200 一层 并在土工膜下设 M5 水泥砂浆找平层厚 50mm 闸室段 采用胸墙式闸室 闸室顺水流方向长 6 4m 闸墩厚 0 5m 高 5m 闸墩长 4m 闸墩顶设置排架 机架桥和启闭机房 闸室均采用 C25 钢筋 混凝土结构 底板下设 C15 混凝土垫层厚 100mm 垫层下设复合土工膜 200 0 3 200 一层 涵洞段 均采用 C25 钢筋砼箱涵 下设 C15 素砼垫层厚 100mm 垫层下 4 设复合土工膜 200 0 3 200 一层 下游连接段 涵洞出口采用一字型结构 涵洞 两侧设 C25 钢筋砼悬臂式挡土墙 墙顶设栏铸铁杆 支沟两侧设 M10 浆砌块石 护坡厚 300mm 长 5m 沟底设 M10 浆砌块石护底厚 300mm 长 5m 浆砌块 石下均设 M5 水泥砂浆找平层厚 50mm 护底下游接抛乱石护底厚 400mm 长 5m 沟底渐变与现状支沟平顺连接 2 排水涵洞设计 排水涵洞分为进口连接段 洞身段和下游连接段三部分 进口连接段 涵洞进口七里河底设 3m 长抛乱石护底厚 500mm 和 3m 长 M10 浆砌块石护底厚 400mm 进口斜坡段渠道采用 M10 浆砌块石变高八字墙 和 M10 浆砌块石护底厚 300mm 涵洞进口成一字型结构 设 M10 浆砌块石挡 土墙 涵洞段 涵洞段采用 DN600 钢筋砼 级管 壁厚 80mm 每节管长 2m 钢筋砼 级管采用平口形式 管节缝内填塞沥青麻丝 外包 1 2 5 水泥砂浆 宽 300mm 厚 120mm 管底设粗砂基础 出口连接段 涵洞出口为地面高程 设 3m 长 2 3m 宽 M10 浆砌块石护底 厚 300mm 四周设齿墙 3 维修节制闸 五里铺节制闸现状为 3 孔 闸门为砼闸门 闸门尺寸为 4 06m 3 6m 宽 高 厚 0 25 米 闸墩高 5 8m 闸孔净宽 4m 闸门槽宽 0 34m 深 0 2m 本 次设计更换闸门和启闭机 更换为 4m 5m 钢制闸门 三扇 启闭设备为 LQ 200 手电两用螺杆启闭机 三台 4 改建生产桥 对 2 032 处纸房头东南桥 6 696 处五里铺生产桥进行改建 分别为 4 孔 5 孔 单孔跨径 10 0m 桥面宽度为净 4 4 2 0 3m 上部结构为 C30 钢筋砼预 制空心板 下部结构为钢筋砼双柱式桥墩和钻孔灌注桩基础 5 维修生产桥 对 3 132 处王公北生产桥和 4 136 处西屯西生产桥进行维修加固 其中 对王公北生产桥的栏杆进行维修加固 对西屯西生产桥的栏杆和基础挡土墙进 行维修加固 5 六 工程预算 山东省高唐县七里河治理工程静态总投资为 2369 万元 其中工程部分投资 1931 97 万元 工程迁占补偿 378 54 万元 由市 区自筹 水土保持费用 28 14 万元 环境保护费用 18 25 万元 管理设施 12 1 万元 6 第二章 基本情况 第一节 水文气象 区域处于暖温带季风气候区 属于半干旱半湿润大陆性气候 多年平均气 温 12 9 光照充足 温度适宜 四季分明 春季南风大而多 降水稀少 空 气干燥 夏季温度高 雨量大 雨热同步 秋季温和凉爽 降水减少 冬季寒 冷干燥 雨雪稀少 常有寒流侵袭 这种气候属性和水文气象特征形成了 春季 易旱 夏季易涝 晚秋又旱 的自然特点 根据流域实测雨量资料统计 流域内多年平均年降水量 531 5mm 由于本 流域面积较小 处在同一气候区内 故年平均降水量在空间上的变化不明显 但区域降水量年际变化较大 年际间丰 枯悬殊 最大年 1961 年 降水量 975 9mm 为最小年 1992 年 降水量 287 4mm 的 3 4 倍 年际间变幅达 688 5mm 历史上丰枯水年不仅交替出现 而且曾连续发生 流域降水量年际 变化较大 而且丰枯周期性变化比较明显 流域内降水年内分布极不平衡 春 灌期 3 5 月份 降水量仅为 84 1mm 占年降水的 15 6 汛期 6 9 月份 降水量 380 7mm 占年降水的 71 6 且往往由几次大暴雨形成 流域内水面蒸发量在 1230 1419mm 之间 区域多偏西南风 大风日数以 春季最多 最大 10min 平均风速 17m s 全年平均风速 3 6m s 区域地下水资 源为第四纪孔隙水 第二节 七里河概况 七里河源于茌平县洪屯乡老范庄村北 在韩屯镇玉皇庙村北入高唐县 向 东北至佟东官屯北入徒骇河 全长 34 5km 流域面积 342km2 高唐县境内长 约 9 77km 流域面积 146km2 是高唐县西南部徒骇河 马颊河之间的主要排 水河道 县域内涉及赵寨子和姜店 2 个乡镇 31 个自然村 耕地 7 61 万亩 总 人口 3 48 万人 七里河多年未加治理 河道淤积严重 排水严重受阻 堤防残缺不全 沿 线工程老化 退化严重 雨季洪涝水严重威胁着沿河两岸人民群众生命财产安 7 全 根据 山东省重点中小河流治理实施方案 2013 2015 年 对七里河高 唐县段 9 77km 桩号 0 000 9 770 进行治理 使七里河达到 5 年一遇除涝和 20 年一遇防洪标准 8 第三章 工程地质 第一节 区域地质概况 一 地形地貌 七里河河道缓平曲直 地处黄泛冲积平原 地势平坦开阔 但有微倾斜 全区地面倾斜方向基本随河流流向由西南向东北微微倾斜 地面高程在 21 29m 到 23 6m 之间 地面自然坡降约为 1 6000 该区地域广阔 地势低平 河床 岗地呈条带状分布 浅碟式洼地星散其间 平缓坡地在岗 洼地之中 形成岗 坡 洼相间的微起伏地形 低洼处地表水和地下水径流滞缓 易受涝碱威胁 二 地质构造 聊城市在大地构造上属华北地台的一部分 其西部为辽冀台向斜 茌平至 范县以东为鲁西台背斜 三级构造有临清坳断区 内黄隆断区 茌平隆断区三 个构造单元 四级构造自西向东又分为馆陶凸起 临清凹陷 新集凸起 莘县 凹陷 桑阿凸起 阳谷凸起 东阿凹陷七个构造单元 见图 2 3 1 本工程区 在大地构造部位上属华北地台 I1 鲁冀台向斜 II1 临清坳断区 1 莘县凹陷 4 区内断裂一般呈北东向 附近较大的断裂为聊考大断裂 为新华夏系压扭 性隐伏断裂带 同时也是鲁西隆起的西侧边界 聊考断裂 北自茌平 南至河 南兰考 全长 270 公里 市内长度 110 公里 是市内辽冀台向斜与鲁西台背斜 的分界线 同时控制着区域内第三系的发育及构造形态的发展 聊考断裂走向 NE23 280 倾向 NW 倾角 60 断距大于 2500m 在平面上呈 S 状延伸 聊考断裂带是一个新构造活动带 它在三叠纪就已经存在 侏罗纪 早第 三纪该断裂强烈活动 晚第三纪 第四纪亦有轻微活动 有史以来 聊考断裂 多次发生地震 1502 1948 年间仅 5 级以上地震就发生过 5 次 包括 1937 年 在菏泽发生的 7 级破坏性地震 这些表明聊城 兰考断裂是一个新构造活动 带 三 地震 场区在地震分区上属华北地震区邢台 河间地震带 华北地震区总征是地 震活动强度大 但其频率较低 属地震活动中等的地震区 深度一般为 9 5 30km 为浅源地震 根据 中国地震动参数区划图 GBl8306 2001 地震动峰值加速度为 0 10g 对应地震烈度为 VII 度 地震动反应谱特征周期为 0 35S 第二节 工程地质条件评价 一 工程区地层岩性 高唐县七里河综合治理工程地貌单元基本相同 河道处于一个地震烈度区 地层岩性特征无明显差异 因此本次勘察按一个工程地质段进行评价 钻探资 料表明 在勘探深度内 地层主要为第四系全新统冲积相堆积物 Q4a1 均为 近代黄河游移滚动堆积的土层 根据土的岩性不同 探区内土层自上而下可分 为 4 层 分述如下 1 层砂壤土 浅黄色 土体稍湿 湿 松散 中密 摇震反应中等 场区 普遍分布 厚度 2 10 4 30m 平均 2 91m 层底标高 23 49 26 80m 平 均 25 03m 层底埋深 2 10 4 30m 平均 2 91m 2 层壤土 棕红色 流塑 可塑状态 稍有光滑 偶见铁锰斑点 中等干 强度 中等韧性 中压缩性土 场区普遍分布 厚度 2 40 5 10m 平均 3 70m 层底标高 18 39 23 90m 平均 21 33m 层底埋深 4 70 9 30m 平均 6 61m 3 层砂壤土 浅黄色 黄褐色 中密状态 土体湿 摇震反应中等 无光 泽反应 低干强度 低韧性 中压缩性土 场区普遍分布 厚度 5 80 7 10m 平均 6 61m 层底标高 12 59 17 30m 平均 14 72m 层底埋 深 11 60 15 30m 平均 13 23m 4 层粉砂 浅黄色 黄褐色 饱和 稍密 中密 颗粒分选一般 以长英 矿物为主 可见少量的云母碎片及暗色矿物 该层未钻透 二 土的物理力学性质 根据要求 原状土样进行了颗分 比重 密度 天然含水率 液塑限 剪 切 压缩及渗透试验 提出了每个土样的物理力学性质指标 详见附表 土工 试验成果报告表 对分层土的物理力学性质指标统计计算后 根据各土层实际 10 的岩性特征并考虑取样试验过程的影响 提出物理力学指标建议值 详见 物 理力学性质指标统计及建议值表 3 2 1 11 表 3 2 1 高唐县七里河治理工程 0 000 9 770 物理力学性质指标统计及建议值表 天然状态物理性指标三轴剪切试验压缩试验 固结不排水剪不固结 不排水剪有效强度总强度 含 水 率 重 度 干 重 度 孔 隙 比 饱 和 度 液 限 塑 限 塑性 指数 液性 指数 粘 聚 力 内 摩 擦 角 粘 聚 力 内摩 擦角 粘 聚 力 内 摩 擦 角 压缩 系数 压缩 模量 标贯 修正 击数 w d eSrwLwPIpILCu u C Ccu cu a0 1 0 2Es0 1 0 2N63 5 层 编 号 岩 土 名 称 数值 类别 kN m3kN m3 kPa度kPa度kPa度MPa 1MPa击 小值平均21 517 014 00 8616524 619 34 90 34822 59 28 0 11 24 6 0 256 936 5 大值平均22 617 414 30 9056925 619 86 10 591324 616 31 9 19 27 4 0 287 807 6 平均值22 017 214 10 8876725 019 55 40 461023 411 29 4 14 25 0 0 267 307 1 1 砂 壤 土 建议值建议值22 117 114 00 8916725 019 55 40 499 523 211 31 8 13 26 5 0 267 26 9 小值平均27 517 913 90 8558434 419 714 00 491514 219 16 8 23 15 0 0 324 844 9 大值平均29 718 414 30 9319035 520 415 50 672016 422 22 1 27 18 7 0 406 076 1 平均值28 718 114 00 9038634 920 114 80 581715 322 19 2 24 16 6 0 365 385 5 2 壤 土 建议值建议值28 918 014 00 9118634 920 114 80 6016 415 119 18 3 22 16 2 0 375 25 3 小值平均22 017 814 40 7797424 619 34 80 461023 912 31 4 14 27 2 0 227 507 5 大值平均23 418 214 90 8397925 619 86 30 761425 817 33 0 20 29 5 0 248 278 6 平均值22 818 014 60 8097625 019 55 50 611224 815 31 4 17 28 0 0 237 947 9 3 砂 壤 土 建议值建议值23 017 914 60 8167625 019 55 50 6411 224 614 31 1 16 26 1 0 237 87 8 小值平均10 4 大值平均11 4 平均值10 9 4 粉 砂 建议值建议值10 8 12 三 水文地质条件 1 地下水及其运动 黄河的多次泛滥改道影响着第四系的形成及地下水的赋存条件 含水层在 空间分布上结构复杂 重叠交错 具有明显的垂直分带性 60 米深度内的岩性 可以分为上 下两部分 上部 埋深区间 0 36 米 按岩性和成因又划分为两 段 称之为 二元结构 上段 0 16m 岩性为粘性土与砂壤土互层 其中砂 壤土是弱含水层 下段 16 36m 主要岩性由细砂 粉细砂组成 因其厚度大 颗粒粗 含水性强 分布稳定 是储存潜水 微承压水的主要层位 下部 埋 深区间 36 60m 岩性为壤土与砂壤土互层夹砂层 局部地段为粘性土夹砂壤 土层 构成另一个弱含水层 埋深 60 200 米的地下水称为中层地下水 中层 压力大 埋深大于 200 米的地下水称为深层地下水 深层层压水 浅层地下水的补给 径流 排泄决定于含水层的厚度 岩性成分和埋藏条 件 同时又与水文 气象 地形地貌等有着密切的联系 另外 人类活动又使 地下水补给 径流 排泄条件发生变化 从目前条件来看 浅层地下水为水平 和垂向循环交替运动 场区地下水类型主要为浅层潜水 场区主要含水层为砂壤土和粉细砂层 地下水流向与地表倾斜方向基本一致 该区地下水以大气降水及上游来水为补 给源 以地表蒸发 人工开采及径向出流为主要排泄方式 据钻孔水位观测 勘探期间地下水水位标高 21 29 23 60m 埋深在 4 3 7 7m 之间 水位埋藏深 度平均为 5 37m 多年平均水位变化幅度在 1 5m 左右 1 地下水径流 地下水径流主要受控于不均匀的开采强度 地表水文和地形地貌因素 地 下水径流方向基本上与地形地貌相一致 由西南向东北 由高地向坡地 向洼 地运动 水力坡度约 1 6000 2 地下水补给 1 降水入渗补给 降水入渗补给是浅层地下水的重要补给来源 但由于降水在年内和年际间 变化较大 使其入渗补给在时间分配上十分悬殊 一般年份 地下水接受降水 入渗补给的时间与降水季节基本一致 往往是每年的 6 9 月份 其他月份时段 入渗补给很少或没有 形成了汛期降水集中而大强度补给 枯水期补给量很少 13 或无补给的特点 为枯水期有意识的超量开采 汛期得到补偿创造了条件 2 上游来水入渗补给 上游来水入渗补给是本区浅层地下水资源的主要补给项量 约占浅层地下 水总补给量的 60 70 3 地下水排泄 潜水蒸发量的大小与水面蒸发强度成正比 与地下水位埋深成反比 随着 地下水位埋深的增加 潜水蒸发量衰减 随着浅层地下水的大量开采利用 人 工开采占浅层地下水排泄量的比重越来越大 是本区主要排泄量之一 2 场区地层的渗透性 根椐试验资料以及土层的实际情况 综合确定土层的渗透系数建议值及透 水性质 见表 3 2 2 表 3 2 2 土层渗透系数建议值及透水性质表 渗渗 透透 系系 数数 层号层号岩土名称岩土名称 统计值统计值建议值建议值 透水性质透水性质 几何平均值6 94E 04 大值几何平均值7 78E 041砂壤土 小值几何平均值6 11E 04 7 78E 04中等透水性 几何平均值6 13E 05 大值几何平均值6 89E 052壤土 小值几何平均值5 37E 05 6 89E 05弱透水性 几何平均值5 35E 04 大值几何平均值6 78E 043砂壤土 小值几何平均值3 93E 04 6 78E 04中等透水性 几何平均值4 57E 03 大值几何平均值5 06E 034粉砂 小值几何平均值4 09E 03 5 06E 03中等透水性 工程区的砂壤土和粉砂层为中等透水地层 壤土层为弱透水地层 具有一 定的隔水作用 3 水化学特征 在五里铺村排水涵闸处取地表水和地下水样各一组 进行了水质分析 主 要项目有 pH 值 游离 CO2 侵蚀性 CO2 HCO3 SO42 CL Mg2 Ca2 及 硬度等 其成果见表 3 2 3 3 2 4 根据水质简分析结果 地下水水化学类型为氯化物重碳酸盐硫酸盐镁钙钾 14 钠型 pH 值为 7 65 地表水水化学类型为氯化物重碳酸盐硫酸盐镁钙钾钠型 pH 值为 7 25 表 3 2 3 地下水水质分析成果表 Bz c 1 zBz X 1 zBz CaC O3 B 项 目 mg Lmmol L 项目 mg L 项目 Mg L K Na 176 10 7 66 28 11 全硬度972 03 游离 CO2 16 5 Ca2 166 83 8 34 30 63 永久硬度 544 19 侵蚀 CO2 0 0 阳 离 子 Mg2 134 87 11 24 41 26 暂时硬度 427 84 矿化度 1749 44 C1 394 38 11 11 41 04 负硬度 SO42 355 42 7 40 27 36 总碱度427 84 HCO3 521 72 8 55 31 60 CO32 00 0 00 阴 离 子 NO3 00 0 00 PH 7 65 表 3 2 4 地表水水质分析成果表 Bz c 1 zBz X 1 zBz CaC O3 B 项目 mg Lmmol L 项目 mg L 项目 Mg L K Na 168 20 7 31 28 01 全硬度933 25 游离 CO2 9 17 Ca2 158 42 7 92 30 33 永久硬度 512 91 侵蚀 CO2 0 0 阳 离 子 Mg2 130 55 10 88 41 66 暂时硬度 420 34 矿化度 1683 34 C1 365 14 10 29 39 65 负硬度 SO42 348 22 7 25 27 96 总碱度420 34 HCO3 512 57 8 40 32 39 CO32 00 0 00 阴 离 子 NO3 00 0 00 PH 7 25 根据 水利水电工程地质勘察规范 GB50487 2008 规定 对该场区环 境水的腐蚀性评价如下 1 环境水对混凝土的腐蚀性判别 1 一般酸性型腐蚀 场区地下水 pH 为 7 65 大于 6 5 对混凝土无腐蚀 性 场区地表水 pH 为 7 25 大于 6 5 对混凝土无腐蚀性 2 碳酸型腐蚀 场区地下水侵蚀性 CO2含量为 0 0 mg L 小于 15mg L 对 15 混凝土无腐蚀性 场区地表水侵蚀性 CO2含量为 0 0 mg L 小于 15mg L 对混 凝土无腐蚀性 3 重碳酸型腐蚀 场区地下水 HCO3 含量为 8 55 mmol L 大于 1 07mmol L 对混凝土无腐蚀性 场区地表水 HCO3 含量为 8 40 mmol L 大于 1 07mmol L 对混凝土无腐蚀性 4 镁离子型腐蚀 场区地下水 Mg2 含量为 134 87 mg L 小于 1000mg L 对混凝土无腐蚀性 场区地表水 Mg2 含量为 130 55 mg L 小于 1000mg L 对 混凝土无腐蚀性 5 硫酸盐型腐蚀 场区地下水 SO42 含量为 355 42 mg L 在 250mg L 至 400mg L 之间 对混凝土弱腐蚀性 场区地表水 SO42 含量为 348 22 mg L 在 250mg L 至 400mg L 之间 对混凝土弱腐蚀性 2 环境水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性判别 场区地下水同时存在氯化物和硫酸盐 Cl SO42 0 25 含量为 483 24 mg L 在 100mg L 至 500mg L 之间 干湿交替作用环境条件下对钢筋混凝土结 构中钢筋弱腐蚀性 场区地表水同时存在氯化物和硫酸盐 Cl SO42 0 25 含 量为 452 20 mg L 在 100mg L 至 500mg L 之间 干湿交替作用环境条件下对 钢筋混凝土结构中钢筋弱腐蚀性 3 环境水对钢结构的腐蚀性判别 场区地下水 pH 为 7 65 Cl SO42 含量为 749 8mg L 大于等于 500mg L 对钢结构中等腐蚀性 场区地表水 pH 为 7 25 Cl SO42 含量为 713 36mg L 大于等于 500mg L 对钢结构中等腐蚀性 由以上分析看出 场区环境水对混凝土具有硫酸盐型弱腐蚀性 对钢筋混 凝土结构中钢筋具有弱腐蚀性 对钢结构具有中等腐蚀性 16 第四章 工程设计 本工程主要治理内容为 对七里河高唐县界至徒骇河口 9 77km 本次测量 桩号 0 000 9 770 进行清淤疏浚 修复两岸堤防共长 19 54km 修筑七里河 左岸管理道路 9 77km 配套沿岸建筑物总计 40 座 其中 两岸排水涵闸 20 座 新建 11 座 改建 9 座 桥梁 4 座 改建 2 座 维修加固 2 座 管涵 15 座 新建 11 座 改建 4 座 节制闸维修加固一座 另外 需拆除渡槽 1 座 第一节 河道设计 一 河道疏浚治理原则 根据运行情况 流域范围大小维持原设计 在满足输水要求的前提下 治 理河道的中心线按现状河道走向布置 不进行调整 以尽可能减少工程土方量 避免新征土地迁占 二 排水流量确定 高唐县七里河治理按照 5 年一遇 除涝 河道各分段设计流量见表 4 1 1 表 4 1 1 七里河设计流量指标表 设计流量采用值 m3 s 控制断面桩 号 流域面积 km2 20 年一遇5 年一遇 县界0 000196 3 123 162 1 韩庙沟2 540255 5 129 765 4 王公庄沟3 600273 8 136 268 7 徐干沟4 780292 3 153 277 3 徒骇河9 770342 0 三 除涝水位确定 除涝水位的确定主要考虑两岸地面高程及两岸支沟排水要求 64 年雨型 除涝水面线低于两岸地面线 七里河除涝起始水位采用七里河入徒骇河处水位 排涝水位为 25 74m 水深 4 0m 四 防洪水位确定 17 根据河道设计纵横断面 按明渠恒定非均匀流进行水面线计算 利用 水 利水电工程微机通用程序集 中 D 7 程序 从下游向上游推算 七里河防洪 起始水位采用七里河入徒骇河处水位 行洪水位为 27 45m 水深 5 71m 五 河道平面设计 根据运行情况 高唐县七里河流域范围大小维持原设计 在满足输水要求 的前提下 治理河道的中心线按现状河道走向布置 不再进行调整 高唐县七 里河河道中心线坐标详见表 4 1 2 表 4 1 2 高唐县七里河治理工程中心线坐标表高唐县七里河治理工程中心线坐标表 序号序号编号编号圆弧点圆弧点 水平坐标水平坐标竖直坐标竖直坐标 1 起点 426050 4974065371 153 2 弧起点 426138 974065361 808 3 弧中点 426192 0094065364 278 4 弯道 1 弧端点 426241 8864065382 486 5 转点 1 426547 2964065550 043 6 弧起点 426988 1024065818 364 7 弧中点 427024 1664065844 532 8 弯道 2 弧端点 427055 5424065876 17 9 转点 2 427102 0154065931 308 10 转点 3 427426 6464066276 371 11 弧起点 427567 4854066469 548 12 弧中点 427622 2594066505 373 13 弯道 3 弧端点 427687 034066495 928 14 转点 4 427754 8874066458 266 15 弧起点 427901 5924066402 709 16 弧中点 427983 6454066375 772 17 弯道 4 弧端点 428064 6174066356 888 18 转点 5 428185 4384066334 138 19 转点 6 428264 7194066312 859 20 转点 7 428408 8114066270 168 21 弧起点 428593 5344066230 162 22 弧中点 428669 0964066238 3 23 弯道 5 弧端点 428724 7834066290 018 24 弧起点 428842 0464066503 764 25 弧中点 428855 3924066524 713 26 弯道 6 弧端点 428871 364066543 739 27 转点 8 429069 3164066750 479 28 弧起点 429128 2584066821 286 29 弧中点 429146 0994066837 944 30 弯道 7 弧端点 429167 5164066849 653 18 表 4 1 2 高唐县七里河治理工程中心线坐标表高唐县七里河治理工程中心线坐标表 序号序号编号编号圆弧点圆弧点 水平坐标水平坐标竖直坐标竖直坐标 31 弧起点 429208 0614066865 605 32 弧中点 429229 8114066877 014 33 弯道 8 弧端点 429248 6024066892 828 34 转点 9 429288 7314066934 799 35 转点 10 429337 7084067010 827 36 弧起点 429422 494067159 322 37 弧中点 429433 6164067175 713 38 弯道 9 弧端点 429447 2044067190 132 39 弧起点 429481 9744067221 625 40 弧中点 429505 2934067240 162 41 弯道 10 弧端点 429530 8174067255 57 42 弧起点 429682 7674067334 445 43 弧中点 429704 3894067346 86 44 弯道 11 弧端点 429724 8814067361 063 45 转点 11 429805 6184067422 251 46 转点 12 429929 8944067540 07 47 弧起点 430105 1184067747 946 48 弧中点 430130 0384067771 586 49 弯道 12 弧端点 430159 5634067789 137 50 弧起点 430332 0134067867 183 51 弧中点 430381 8224067897 916 52 弯道 13 弧端点 430422 244067940 245 53 弧起点 430470 9584068006 439 54 弧中点 430533 5924068063 451 55 弯道 14 弧端点 430613 3644068091 907 56 弧起点 430750 734068111 932 57 弧中点 430780 4914068114 92 58 弯道 15 弧端点 430810 3994068115 238 59 弧起点 431424 7084068094 314 60 弧中点 431480 5264068103 399 61 弯道 16 弧端点 431528 6754068133 061 62 弧起点 431667 9394068262 157 63 弧中点 431691 2864068280 522 64 弯道 17 弧端点 431717 294068294 88 65 转点 13 431773 0774068320 025 66 弧起点 432046 8314068424 35 67 弧中点 432057 6884068429 291 68 弯道 18 弧端点 432067 844068435 555 69 弯道 19弧起点 432105 8784068462 473 19 表 4 1 2 高唐县七里河治理工程中心线坐标表高唐县七里河治理工程中心线坐标表 序号序号编号编号圆弧点圆弧点 水平坐标水平坐标竖直坐标竖直坐标 70 弧中点 4321284068481 971 71 弧端点 432145 4954068505 708 72 转点 14 432189 3854068580 868 73 弧起点 432270 5314068705 556 74 弧中点 432294 3444068737 364 75 弯道 20 弧端点 432322 1724068765 728 76 弧起点 432462 7364068891 157 77 弧中点 432486 1864068909 569 78 弯道 21 弧端点 432511 7684068924 895 79 转点 15 432699 4024069021 83 80 弧起点 432776 5014069053 664 81 弧中点 432866 5834069067 129 82 弯道 22 弧端点 432952 5134069036 925 83 转点 16 433154 0034068904 569 84 弧起点 433264 6064068826 693 85 弧中点 433354 464068795 338 86 弯道 23 弧端点 433447 2744068816 495 87 弧起点 433738 4614068976 917 88 弧中点 433783 0574068990 154 89 弯道 24 弧端点 433829 1124068983 595 90 转点 17 433940 4734068942 127 91 转点 18 434014 9814068918 113 92 终点 434061 0194068914 827 六 河道断面设计 一 纵断面设计 根据七里河的实际情况 保持原河道比降不变 县界 徐干沟为 1 6000 徐干沟 徒骇河入口为 1 10000 二 横断面设计 1 横断面形式 根据七里河现状及占地情况 本次治理拟采用梯形断面 将现状河槽按设 计指标进行清淤疏浚治理 开挖土方用于修筑两岸堤防 左岸堤顶考虑交通要 求 宽度为 5m 右岸堤顶宽度为 3m 内外边坡均为 1 2 5 2 边坡系数 根据区域的土壤条件和地下水位情况 按照 灌溉与排水工程设计规范 GB50288 99 的推荐值 并考虑边坡稳定和尽量减少挖筑土方工程量 边 20 坡系数仍沿用原河道边坡 为 1 2 5 3 河床糙率的确定 参照 灌溉与排水工程设计规范 GB50288 99 以及现有河道的实际运 行经验 河槽糙率采用 0 025 4 河道底宽 县界 韩庙沟 0 000 2 540 底宽 7m 韩庙沟 徐干沟 2 540 4 780 底宽 8m 徐干沟 徒骇河 4 780 9 770 底宽 15m 七 河道过流能力验算 河道过流能力验算按明渠均匀流计算公式进行计算 利用 水利水电工程 设计计算程序集 中 D 6 程序 常用断面渠道水利学计算程序 试算 计算公式 如下 RiACQ 6 1 1 R n C ABmh h 2 21Bhm 式中 Q 计算流量 m3 s A 过水断面面积 m2 C 谢才系数 m2 s I 水力坡度 R 水力半径 m B 现状宽度 m 21 h 设计水深 m 湿周 m n 河道糙率 m 边坡系数 除涝水力要素成果详见七里河设计断面要素成果表 4 1 5 八 河道堤防设计 一 水面线推算 水面线推算按明渠恒定非均匀流进行计算 利用 水利水电工程设计计算 程序集 中 D 7 程序 明渠恒定非均匀渐变流水面曲线计算程序 水面线推算 的控制水位采用七里河末端入徒骇河处水位向上游进行水面线计算 排涝水位 为 25 74m 水深 4 0m 行洪水位为 27 45m 水深 5 71m 水面线推算公式如下 渠道断面单位能量沿程变化的微分方程 Jfi ds dEs 其差分格式为 Jfi s Es 即 sJfiEE 12 式中 RC v Jf g v hE g v hE 2 2 2 1 11 2 2 22 2 2 22 12 12 12 2 1 2 1 2 1 RRR CCC vvv 式中 E2 上游断面水位函数 E1 下游断面水位函数 h2 上游断面水位 h1 下游断面水位 动能修正系数 S 断面间距 m C 谢才系数 R 水力半径 m i 比降 水面线推算成果详见七里河设计成果表 4 1 6 由表可知 七里河设计指标 满足河道的防洪 除涝要求 二 堤防设计 河道两岸堤防尚存较少 大部分堤防已不复存在 且现状堤防被群众挤占 需重新填筑堤防 由水面线推算成果表及现场查勘可知 部分河道现状堤防或 地面高程不满足行洪要求 应对其进行复堤 本次治理工程复堤及弃土筑堤总 长 19 54km 1 堤型选择 堤防采用均质土堤 根据 堤防工程设计规范 并参照原河道堤防设计 堤防内 外边坡均采用 1 2 5 堤防顶宽左岸采用 5m 右岸采用 3m 2 堤防填筑 根据工程地质报告 砂壤土 壤土及疏浚土均可做为堤防填筑土 根据 堤防工程设计规范 的有关规定 本堤防为 4 级堤防 且河道远离城区 堤 防填筑压实度取 0 9 23 根据高唐县七里河堤防的现状情况 本次设计堤防需填筑的 长度如表 4 1 3 所示 表 4 1 3 七里河堤防设计填筑长度表 堤防需填筑长度 桩号 左岸右岸 0 000 2 2451445m2245m 2 245 4 4802235m1620m 4 480 9 1004620m4620m 9 100 9 770470m570m 3 堤顶超高确定 堤防高程按 20 年一遇洪水位加超高确定 1 堤顶超高计算 根据 堤防工程设计规范 GB50286 98 堤顶在河道设计洪水位以上 的超高由下式确定 AeRy 式中 y 堤顶超高 m R 设计波浪爬高 m e 设计风壅增水高度 m A 安全加高 取 0 6m 2 波浪爬高计算 采用 堤防工程设计规范 GB50286 98 中的公式 1 波浪爬高 LH m KKK R PV P 2 1 式中 P R 累积频率为P的波浪爬高 m K 斜坡糙率及渗透性系数 V K 经验系数 P K 爬高累积频率换算系数 24 m 斜坡坡率 ctgm 为斜坡坡角 H 堤前波浪的平均坡高 m L 堤前波浪的坡长 m K 的确定 根据护面类型查表确定 河道采用草皮护面 取88 0 K V K 的确定 V K 为经验系数 可根据风速V m s 堤前水深d m 重力加速度 g m s2 组成的无维量gdV 查表确定 P K 的确定 P K 为爬高累积频率换算系数 查表确定 爬高累积频率取 5 2 平均波高H采用莆田试验站计算公式 7 0 2 45 0 2 7 0 22 7 013 0 0018 0 7 013 0 V gd th V gF th V gd th V Hg 5 0 2 9 13 V Hg V Tg 式中 H 平均波高 m T 平均波周期 s V 计算风速 m s F 风区长度 m d 水域的平均水深 m g 重力加速度 9 81m s2 风区长度根据河道断面图量算 根据水文气象资料 确定设计多年平均年最大风速为 17 00m s 根据 堤 25 防工程设计规范 取平均最大风速的 1 5 倍 即 25 50m s 3 平均波长L的计算 平均波长L采用下式计算 L d th Tg L 2 2 2 3 风壅水面高度计算 根据 堤防工程设计规范 风壅水面高度按下式计算 cos 2 2 gd FKV e 式中 e 计算点的风壅水面高度 m K 综合摩阻系数 取 6 106 3 K 风向与垂直于堤轴线的法线的夹角 取 0 4 堤顶超高计算成果 根据河道分段情况 选取 4 个断面进行计算 考虑防洪安全及实际情况 堤顶高程超高取 1 0m 详见堤顶超高计算成果表 4 1 4 表 4 1 4 堤顶超高计算成果表 断面 桩号 1 0003 0004 0009 000 计算行洪水位 m 28 4728 1527 9827 53 水域平均深度 m 5 7185 6255 6285 609 风区长度 m 35 6036 7136 6544 16 计算风速 m s 25 5025 5025 5025 50 边坡系数2 502 502 502 50 糙率及渗透性 k 0 860 860 860 86 经验系数 KV1 251 251 251 25 26 表 4 1 4 堤顶超高计算成果表 断面 桩号 1 0003 0004 0009 000 爬高累积频率换算系数 KP1 941 941 941 94 最大波浪爬高 m 0 370 400 400 41 最大风雍高度 m 0 0010 0010 0010 001 堤顶安全加高 m 0 600 600 600 60 堤顶超高 m 0 9711 0011 0011 011 计算堤顶高程 m 29 4429 1528 9828 54 设计堤顶高程 m 29 4729 1528 9828 53 27 表 4 1 5 七里河设计断面要素指标表 控制点5 年一遇除涝20 年一遇防洪 流域 面积 水位流量水深底宽水位流量 堤顶高程 左 右 堤顶宽 左 右 滩地 宽桩号 k 米 m s 米 米 比降 米 m s 米 米 米 边坡糙率 地点 县界0 000196 327 0128 6329 635 3 62 14 0 71 6000123 1 1 2 50 025 韩庙沟2 540255 526 5928 229 25 3 65 44 0 81 6000129 7 1 2 50 025 王公庄沟3 600273 826 4228 0529 055 3 68 74 0 81 6000136 2 1 2 50 025 徐干沟4 780292 326 2327 8628 865 3 77 34 0 151 10000153 2 1 2 50 025 徒骇河9 770342 0 25 74 27 45 28 455 3 28 表 4 1 6 七 里 河 设 计 指 标 表 桩号 渠底高程 m 渠底宽度 m 边坡 堤顶高程左 m 堤顶高程右 m 左堤顶宽度 m 右堤顶宽度 m 排涝水位 m 行洪水位 m 0 00023 0272 529 6329 635327 0228 63 0 10023 0172 529 6229 625327 0128 62 0 20022 9972 529 629 65326 9928 6 0 30022 9772 529 5829 585326 9728 58 0 40022 9672 529 5729 575326 9628 57 0 50022 9472 529 5529 55