沙河城区段综合治理工程初步设计报告.doc

河南省鲁山县 沙河城区段综合治理工程 初步设计报告 河南华北水利水电勘察设计有限公司 2005 10 25 批 准 张新中 核 定 邱 林 审 查 田林钢 概算编制 吴 辉 设计人员 陈海涛 徐兆峰 李丽雁 赵国建 刘春江 胡建军 目 录 1 综合说明 1 1 1 河段概况 1 1 2 工程任务 1 1 3 工程建设的必要性 1 1 4 设计成果概述 2 1 4 1 设计洪水 2 1 4 2 工程地质 2 1 4 3 工程设计 3 1 4 4 施工组织设计 3 1 4 5 工程用地处理 3 1 4 6 投资概算 4 2 水文 4 2 1 流域概况 5 2 1 1 自然地理 河流水系 5 2 1 2 气象水文 5 2 1 3 水利工程 5 2 2 设计洪水 6 2 2 1 基本资料 6 2 2 2 设计洪水 6 3 工程地质 9 3 1 工程地质条件 9 3 1 1 地形地貌 9 3 1 2 地层岩性 9 3 1 3 地质构造 9 3 1 4 地震 10 3 1 5 物理地质现象 10 3 2 水文地质条件 10 3 3 工程地质条件分析与评价 10 3 3 1 各岩 土 层主要物理力学条件 10 3 3 2 各岩 土 层物理力学性质评价 10 3 4 天然建筑材料 12 3 4 1 砂砾石料 12 3 4 2 粘土料 12 3 5 结论与建议 12 4 工程规划 14 4 1 防洪标准及堤防级别 14 4 1 1 防洪标准 14 4 1 2 堤防级别 14 4 2 规划原则及设计依据 14 4 2 1 规划原则 14 4 2 2 设计依据 14 4 3 堤线比选 14 4 4 堤顶高程确定 15 4 4 1 起始水位计算 15 4 4 2 河道水面线推求 16 4 4 3 堤顶高程确定 19 4 4 4 河道壅水影响分析 19 5 工程设计 21 5 1 工程总布置 21 5 2 河床整治 21 5 3 堤防设计 21 5 3 1 堤身断面型式比选 22 5 3 2 堤坡稳定计算 22 5 3 3 护岸设计 23 5 3 4 中心岛设计 24 5 4 建筑物设计 24 6 施工组织设计 26 6 1 施工条件 26 6 2 施工导流 26 6 3 施工方法 26 6 3 1 基础开挖 26 6 3 2 土砂方回填 26 6 3 3 砌石工程 27 6 3 4 混凝土工程 27 6 4 施工总进度 28 6 5 施工总布置 28 6 6 主要技术供应 28 6 7 施工管理 29 6 7 1 实行项目法人负责制 29 6 7 2 实行项目工程招标制 29 6 7 3 实行项目工程监理制 30 7 工程用地处理 31 8 环境影响评价 32 8 1 评价依据 32 8 2 环境现状 32 8 3 项目实施对环境的影响 32 8 3 1 对环境的有利影响 32 8 3 2 对环境的不利影响 33 8 3 3 对不利影响的对策及处理措施 34 9 水土保持方案 35 9 1 编制依据 35 9 2 水土流失现状 35 9 3 水土流失产生原因 35 9 4 水土流失治理对策 35 10 工程概算 37 10 1 概述 37 10 2 编制说明 37 10 2 1 编制依据 37 10 2 2 基础单价 37 10 2 3 费用计算标准 38 10 3 工程总概算表 附后 39 10 4 一期工程概算表 附后 39 0 1 1 综合说明综合说明 1 11 1 河段概况河段概况 沙河发源于鲁山县西部石人山东麓 属淮河流域沙颖河水系 鲁山县位于河南 省西南部 沙河干流在鲁山县境内全长 108 00km 控制流域面积 2400 00 km2 其 中流域面积 100 00 km2以上支流 6 条 30 00km2以上支流 13 条 沙河鲁山县城上 游 18 00km 建有昭平台水库 水库控制流域面积 1430 00 km2 总库容 6 87 亿 m3 为大 型水库 昭平台水库至县城段河道宽浅 少堤无岸 现状防洪标准相当于 5 年一遇 Qp 20 2310m3 s 鲁山县城位于昭平台水库下游 18 00km 沙河左岸 2 00km 处 沙河流域地处北亚热带北部边缘 属亚热带季风型大陆性气候 季风进退及四 季更迭较为明显 冬季寒冷干燥 夏季炎热多雨 春季多风 秋季凉爽 流域内多 年平均气温 14 70 C 多年平均降雨量 880mm 多年平均径流深 275mm 1 21 2 工程任务工程任务 沙河鲁山县城区段上至铁路桥下至公路桥共 5 20km 河道综合治理 现状情况 下老沙河桥下游全张村附近已进行治理 主要是建河堤 治理长度约 3000m 治理 后河道宽度约 650m 本次工程将在原来已治理过堤段的基础上继续对铁路桥与公 路桥之间的未治理河道进行治理 由于已治理段多年来并不影响行洪 因此本次治 理将参考原治理方案确定堤距及河堤断面 治理的主要内容为 根据河势及行洪要 求划定堤线 疏浚河床 筑堤护岸 兴建梯级橡胶坝蓄水成湖 修建滨河观光走廊 筑砌具有旅游和休闲功能的中心岛 对河道左岸荒滩地进行城区土地开发 同时 对治理范围内的三里河 石佛寺河等支流进行相应治理 其中一期工程为疏浚河床 中心岛筑砌 修建堤防及滨河观光走廊 进行土地开发 三里河 石佛寺河治理等 二期工程为两级橡胶坝 三里河桥梁 2 座涵闸及左岸傍堤公路 本次主要进行一 期工程设计 1 31 3 工程建设的必要性工程建设的必要性 鲁山县位于沙河左岸 2km 处 城区人口约 4 万人 由于历史沿革 城区建筑 密集 街道狭小 近年来鲁山县工矿业 旅游业得到了快速发展 城市建设步伐加 快 根据县城总体规划 城市建设重心将南移靠近沙河 利用沙河得天独厚的水利 资源 通过综合治理 构筑水景地带 提升城市品位 建设具有北方山水特色的园 2 林旅游城市 1 41 4 设计成果概述设计成果概述 1 4 1 设计洪水设计洪水 首先求出昭平台水库至白龟山水库区间设计洪水 用面积比换算成昭平台与鲁 山区间设计洪水 加上昭平台水库下泄流量即为所求设计洪水 鲁山区间设计洪水 过程与昭平台水库同频率相应洪水下泄过程叠加得鲁山区间段总设计洪水过程 各 重现期设计洪峰流量见表 1 1 表1 1 鲁山区间总设计洪水成果表 重现期5年10年20年50年 m3 s 2310322041505140 1 4 2 工程地质工程地质 左岸防洪堤大部分置于河床左岸冲积形成的 I 级阶地和阶地边缘斜坡上 属缓 坡坡积地貌 基础稳定 地形单一 沿线出露的地层主要为第四系覆盖层 右岸出 露第四系覆盖层 各层物理力学性质特征如下 第四系覆盖层 Q4 1 杂填土 该层结构疏松或稍密 强度低 抗冲能力差 压缩变形大 不宜用 堤防地基 应予以清除 2 粉土夹砾碎石 该层允许承载力 0 11Mpa 摩擦系数 f 0 35 压缩性中等 透水性较强 该层呈透镜体状产出 强度稍低 抗冲能力差 做基础持力层应采取 地基处理 3 块砾石夹壤土 该层允许承载力 0 15 0 20Mpa 摩擦系数 f 0 40 压缩性低 透水性中 强 做持力层满足要求 但该层受块石含量影响 不同地段物理力学性 质变化较大 抗冲性亦较差 施工时应注意 4 漂卵石夹壤土 该层允许承载力 0 15 0 20Mpa 摩擦系数 f 0 35 压缩性低 透水性中等 5 漂卵石夹砂 该层允许承载力 0 20 0 25Mpa 摩擦系数 f 0 35 压缩性低 透水性中等 将堤基置于下中密的砾卵石夹砂层 其承载力能够满足工程要求 但 砾卵石夹砂层抗冲刷能力差 透水性强 存在渗漏 渗透变形 抗冲刷稳定及基坑 涌水等工程地质问题 建议采取相应的工程处理措施 由于堤基位置覆盖层厚度较大 开挖及回填工作量亦大 并存在开挖边坡的稳 3 定基坑排水等问题 因此建议对回填厚度较大土层 采取强夯加固等相应的工程处 理措施后可作堤基 1 4 3 工程设计工程设计 治导线布置 右岸基本利用现有堤线 左岸堤线上游接铁路桥台 沿自然堤线 布置穿三里河后利用支流入河斜交主流趋势 堤线适当外移 并对堤脚适当防护 尔后按 650 00m 堤距控制平行右岸布置 下游与公路桥平顺连接 在左堤 4 990 5 269 段设中心岛一座 为不减少河道过流断面 将左岸堤线按中心岛宽度向北迁 移 在桩号 3 000 右堤桩号 处修建一级橡胶坝 在 5 000 处修建二级橡胶坝 在左堤 1 740 处设一座进水闸引外河水入内河 4 955 处设一座退水闸退内水入外 河 在三里河入沙河口修建一座桥梁 根据该整治段上下游铁路桥和公路桥均已存在的现状 此次整治对两桥附近现 状堤线不做改变 对桥孔过流宽度不做改变 仅在原堤防基础上加高至设计堤顶高 程 结合水面线推求及堤线平顺连接需要 渐变段连接长度拟定为 1450 米 为了 保持两桥现状 在桥梁影响范围内堤防不进行护砌 仅对其加高至设计堤顶高程 以防水流漫溢 河床整平结合工程布置进行 设计河底宽 650 900m 比降 1 600 河底高程 127 50 119 17m 共需河床土方整平 113 35 万 m3 土方开挖外运 98 35 万 m3 右岸堤防 总长 5156 00m 堤身采用砂土填筑 外边坡 1 2 5 采用 10 00cm 厚 C15预制混凝土块衬砌 下部铺一层 300g m2土工布垫层 坡脚为 Mu60M7 5 浆 砌石齿墙 内边坡 1 2 0 左岸堤防 总长 5435 00m 堤身采用砂土填筑 回填砂土相对密度不小于 0 65 内外边坡 1 2 0 外坡 临水侧 堤顶以下 1 50 3 50m 以下设平均宽度为 2 50m 宽的亲水平台 上设花圃及甬道 平台以下为 Mu60M7 5 浆砌石复式防洪墙 平台以上为坡式护岸 采用 C15混凝土格栅护砌 格栅内植草皮 堤顶宽 10 00m 为花带和彩砖路面 堤内坡 背水侧 1 2 0 采用草皮护坡 堤顶以下 1 50m 设交通道路 路宽 20 00m 为 C20混凝土路面 进退水闸均为涵洞式 闸孔净尺寸 2 00 2 00m 1 4 4 施工组织设计施工组织设计 堤防工程安排在枯水季节施工 河床以上受洪水影响很小 但基础在河床 1 00m 以下 须填筑围堰 基坑开挖后隔一段距离设集水井 用潜水泵集中抽排 4 一期工程工期按 1 年考虑 工程准备期 2006 年 1 月 主要进行工程招标 场地平整 场内交通 供电 临时房屋等 临建工程建设 主体工程施工期 2006 年 2 月 2006 年 3 月 主要进行河床整平 左右岸堤身填筑 2006 年 4 月 2006 年 7 月 主要进行左右岸堤身填筑 右岸护坡及左岸防洪 墙工程 2006 年 8 月 2006 年 11 月 主要进行左岸台地以上护坡 堤顶施工 工程完建期 2006 年 11 月 2007 年 1 月 主体工程完工 并完成附属工程 临时工程拆除 水土保持工作完毕 1 4 5 工程用地处理工程用地处理 该工程主要在河道内施工 占用河床滩地和部分河滩林地 需对林地进行赔付 经实物指标调查共占用林地 1473 亩 河滩地 青苗 138 亩 在施工过程中 临 时占用部分耕地 需进行青苗赔偿 经调查需对 25 亩进行青苗赔偿 1 4 6 投资概算投资概算 工程总投资为 14557 89 万元 其中建筑工程为 8694 33 万元 机电设备及安 装工程 129 16 万元 金属结构设备及安装工程 149 86 万元 临时工程 831 55 万 元 其他费用 4059 76 万元 基本预备费 693 23 万元 主体工程主要工程量 土砂方开挖 243 67 万 m3 土砂方回填 236 10 万 m3 砼 及钢筋砼 5 70 万 m3 砌石 16 35m3 主要材料用量 水泥 39447t 钢筋 1965t 钢 材 89 00t 板枋材 186 00 m3 汽油 29 00t 柴油 2244t 块石 21 93 万 m3 碎石 8 58 万 m3 砂 9 93 万 m3 主体工程总工日 95 09 万个 一期工程总投资为 6378 56 万元 其中建筑工程为 4168 75 万元 临时工程 343 36 万元 其他费用 1562 71 万元 基本预备费 303 74 万元 一期主体工程主要工程量 土砂方开挖 201 40 万 m3 土砂方回填 212 01 万 m3 砼及钢筋砼 0 68 万 m3 砌石 12 95 万 m3 主要材料用量 水泥 16489t 钢材 37 00t 柴油 1990t 块石 15 63 万 m3 碎石 0 63 万 m3 砂 5 29 万 m3 主体工程 总工日 26 23 万个 5 2 水文水文 2 12 1 流域概况流域概况 2 1 1 自然地理 河流水系自然地理 河流水系 沙颍河是淮河最大支流 发源于伏牛山东麓 沙颍河水系由沙河 颍河汇流而 成 以沙河为主干 沙河发源于豫西鲁山县伏牛山东鹿的石人山 主峰向西延伸是 本水系与黄河流域伊洛河水系的分水岭 主峰向东南延伸是本水系与长江流域唐白 河水系的分水岭 昭平台水库以上全部为深山区 山峰重叠 地势陡峻 一般坡面 比降约 1 5 河流穿行于两山之间 河床质为砾石和卵石 比降由上往下约 1 100 1 350 两岸支流密集 均源短流急 昭白区间为浅山丘陵区 地势逐渐开 阔 两岸山岭低 坡面比降 1 20 树木稀少 植被不良 河道流入冲积台地 由宽 浅渐变窄深 比降较缓 约 1 800 1200 河床质为小碎石及沙 河身弯曲 迁移 不定 沙河在鲁山县境内全长 108 00km 控制流域面积 2400 00km2 其中流域面积 100 00km2以上的支流 6 条 30 00km2以上的支流 13 条 30 00 km2以下具有名称 的沟河 28 条 在该河道上从昭平台水库溢洪道尾水渠至白龟山水库淹没区河段 全长 25 20km 昭平台水库溢洪道尾水渠至鲁山县楼张村西区间流域面积 476 00 km2 与南水北调中线总干渠与沙河交叉断面相近 该河段少堤无岸 属宽浅式平 原河道 河面宽的地方有 2 60km 最窄的有 1 10km 平均宽度约 1 60km 沿该河 段两岸有鲁山县县城一座 有董周 库区 张店 马楼 让河 辛集六个乡 镇 38 个行政村 涉及 18 40 万余人 12 60 万余亩耕地 2 1 2 气象水文气象水文 本地区属于亚热带季风型大陆性气候 气象变化受季风进退影响 夏季六月以 后 由于热带暖湿气团内移 受到西部和南部高山的屏障 故极易造成暴雨 是全 省暴雨中心地区 年平均降雨量约 900mm 60 集中在汛期六 七 八三个月 年 际变化也相当大 最大最小值可差 5 倍 平均气温约 14 C 极端最低温度为 18 C 极端最高温度为 42 C 本地区主要为雨洪径流 由于暴雨和地形条件 所致 洪水暴涨暴落 极易造成灾害 2 1 3 水利工程水利工程 鲁山下游 33 00km 处为 1966 年建成的白龟山大型水库 控制流域面积 6 2740 00km2 总库容 7 31 亿 m3 75 8 大洪水后 进行汛后加固 1999 年又开始 对水库进行全面除险加固 现正在进行中 水库加固完成后 设计标准 100 年一遇 校核标准 2000 年一遇 总库容 9 22 亿 m3 鲁山上游 18 00km 处 于 1959 年建成昭平台大型水库 控制流域面积 1430 00km2 总库容 7 13 亿 m3 75 8 大洪水后 进行了续建加固 2001 年又开 始对水库进行除险加固 加固工程已于 2004 年竣工 目前该水库达到 100 年一遇 洪水设计 5000 年一遇洪水校核 总库容 6 87 亿 m3 白龟山水库以上自 1958 年以来共修建中小型水库 35 座 其中昭白间 22 座 昭平台以上 13 座 按类型分 中型水库 2 座 小 I 类水库 4 座 小 II 类水库 29 座 总控制面积 353 76km2 总库容 1 11 亿 m3 其中兴利库容 0 33 亿 m3 中小型水库 对设计洪水有一定影响 2 22 2 设计洪水设计洪水 2 2 1 基本资料基本资料 2 2 1 1 雨量资料雨量资料 鲁山断面以上从 1951 年起 陆续设立了二郎庙 鲁山 下汤 白草坪 鸡冢 瓦屋 曹楼 昭平台等 16 个雨量站 其中大部分观测至今 小部分中途撤销 各 雨量站历年资料均已整编成册 2 2 1 2 水位 流量资料水位 流量资料 昭平台水库上游 35 00km 处有下汤水文站 控制流域面积 820 00km2 1951 年 设立 因受昭平台水库回水影响 1961 年迁移到中汤 控制流域面积 485 00km2 观测至今 主要支流荡泽河上 1952 年设立曹楼水文站 仍因受昭平台水库回水影 响 1960 年上迁到下孤山 观测至今 两站控制流域面积分别为 410 00km2和 354 00km2 1962 年在支流太山庙上设有鸡冢径流实验站 集流面积 46 00km2 观 测至今 交叉断面上游 18 00km 处有 1956 年设立的白草坪汛期水位站 1959 年昭 平台水库建成后 迁至昭平台水库 改为水库水文站 观测至今 各站历年观测资 料均已整编刊印成册 2 2 2 设计洪水设计洪水 2 2 2 1 洪水地区组成洪水地区组成 鲁山断面至昭平台水库区间 在支流七里河上 1963 年建成米湾中型水库 7 控制流域面积 17 50km2 占区间总面积 476 00km2的 3 60 总库容 1270 万 m3 由于水库控制面积小 距鲁山断面较远 故不考虑米湾中型水库调蓄对鲁山断面洪 水影响 鲁山断面上游昭平台水库控制流域面积 1430 00km2 占鲁山断面控制流域面积 1918 00km2的 75 因此鲁山断面设计洪水按两种洪水地区组成 即昭平台水库 与鲁山断面同频率 昭平台至鲁山断面 下称昭鲁区间 相应 昭鲁区间与鲁山断 面同频率 昭平台水库相应 分别计算三个区片的设计和昭平台水库以上 昭鲁区 间的相应洪水 2 2 2 2 分区设计洪水分区设计洪水 昭平台水库设计洪水 1979 年 12 月 河南省水利勘测设计院编制了 昭平台 白龟山水库加固设计 水文复核报告 并经水电部水规设字 019 号文批准 复核报告设计洪水 采用 1951 1977 年共 27 年流量资料和雨量资料及区域综合法计算 经分析比较后 选 用了根据流量资料推求的成果 1998 年编制除险加固报告时又将资料系列延长到 1998 年 长短系列洪峰 洪量均值相差在 10 允许误差范围以内 故仍采用经过 水电部规划总院审查批准的成果 水库设计洪水过程线 以 1955 年实测过程为典 型 各时段洪量以同频率相包 分段控制放大 昭鲁区间设计洪水 昭鲁区间面积 476 00km2 占下汤至昭平台区间 下称下昭区间 面积 610 00km2的 80 两区间自然地理条件基本相似 故昭鲁区间设计洪水采用下昭 区间设计洪水 洪峰按面积比的 0 75 次方 洪量按面积比的一次方缩放 昭鲁区间设计洪水过程线 根据 1955 年实测暴雨及时程分配 通过降雨径流 关系和淮上综合单位线进行产汇流计算求得 采用各时段洪量同频率相包 分段控 制放大的方法 计算各种频率的设计洪水过程线 昭平台水库 昭鲁区间相应洪水 昭平台水库以上各时段相应洪量 由鲁山断面以上设计洪量减昭鲁区间设计洪 量而得 昭鲁区间 24 小时 3 天相应洪量 由鲁山断面以上设计洪量减昭平台水 库设计洪量而得 沙河鲁山断面位于昭平台水库和白龟山水库之间 各时段设计洪 量 采用昭平台和白龟山以上设计洪量按面积比一次方缩放后的平均值 作为鲁山 断面以上设计洪量 8 昭平台水库以上相应洪峰流量 由 24 小时相应洪量 通过设计洪峰流量与 24 小时洪量相关线查得 昭鲁区间相应洪峰流量 由 24 小时相应洪量通过设计洪峰 流量与 24 小时洪量相关线查得 昭平台水库相应洪水过程线 采用昭平台 1955 年实测典型洪水过程线峰量同 频率放大 昭鲁区间相应洪水过程线 采用上述昭鲁区间 1955 年典型过程线同频 率放大 2 2 2 3 鲁山断面设计洪水鲁山断面设计洪水 昭平台水库设计或相应洪水下泄流量过程线 根据 2004 年水库除险加固工程 竣工以后调整的调度运用方式进行调洪演算求得 水库调度运用方式 汛期限制水 位 167 00m 当库水位在 167 00 174 44m 10 年一遇洪水位 时 控制最大泄流 量 300 00m3 s 当库水位超过 174 44m 时 尧沟溢洪道全开 超过 180 40m 杨家岭 溢洪道全开 按上述调度运用方式 分别对昭平台水库设计和相应洪水进行调洪演 算 求得水库设计和相应出库流量过程线 鲁山断面设计洪水过程线 按照两种洪水地区组成 即昭平台设计洪水出库流 量过程或相应洪水出库流量过程 考虑 2 小时传播至鲁山断面 与昭鲁区间相应或 设计洪水过程线叠加 即得两种洪水组合的鲁山断面设计洪水 选用对工程不利的 昭鲁区间与鲁山断面同频率 昭平台水库以上相应的设计洪水成果 鲁山断面采用 设计洪水成果见表 2 1 表2 1 沙河鲁山断面设计洪水计算成果表 各重现期 年 设计洪水 方案分 区 5102050 Qm m3 s 48006800900011700 W1 亿 m3 1 3721 8812 4423 15 入 库 W3 亿 m3 2 0872 7783 5674 529 Qm m3 s 30030023832628 W1 亿 m3 0 2590 2590 7561 718 昭 平 台 水 库 出 库 W3 亿 m3 0 7720 7751 2742 236 Qm m3 s 2010292038505120 W1 亿 m3 0 4370 6260 8151 072 昭鲁 区间 W3 亿 m3 0 6240 8941 1651 531 Qm m3 s 2310322041505140 W1 亿 m3 0 6960 8851 4372 583 昭鲁区 间设计 昭平台 水库相应 鲁山 断面 以上W3 亿 m3 1 3951 6682 4373 766 9 3 工程地质工程地质 3 13 1 工程地质条件工程地质条件 3 1 1 地形地貌地形地貌 工程区属山前冲洪积平原 地面高程 118 00m 相对高差 6 00m 左右 受区内 多条河流控制 切割冲积形成冲洪积平原 侵蚀堆积地层主要为沿沙河两岸较为对 称发育的漫滩及阶地 根据区域地质普查资料与工程区地质普查资料 河漫滩及 I II 级阶地 厚度大于 20 00m 河床一般宽约 1000m 平均比降 1 600 河流较直 堤防多处在 I 级阶地及河 漫滩上 3 1 2 地层岩性地层岩性 堤防地段河流两岸地层主要为第四系覆盖层 岩性特征描述如下 第四系覆盖层 Q4 主要由河流冲积层 坡积残积层及人工堆积层组成 其岩 性特征 1 杂填土 由块石建筑及生活垃圾组成 零星堆积于岸坡坡脚 结构较松散 厚度 2 00m 左右 2 粉土夹砾碎石 粉土为主 夹有砾砂 碎卵石混合物 砾径 2 00 3 00 cm 含量 10 00 15 00 结构呈透镜体状产出 3 块砾石夹壤土 紫褐色 褐黄色壤土或砂壤土 夹砾石碎块 块石含量不 均 不同地段变化较大 结构松散 稍密 主要分布于斜坡或坡脚一带 厚度一般 0 50 6 00m 局部段厚达 6 00 10 00m 4 漂卵石夹壤土 主要由砾卵石夹或砂壤土 壤土组成 钙泥质胶结为主 含少量砾砂 卵石成分以石灰岩和砂岩为主 磨圆度较好 一般砾径 2 00 0 50cm 居多 结构松散 稍密 局部有架空现象 透水性中等 强 河漫滩后缘表层或岸 坡坡脚 厚度均大于 5 00m 5 漂卵石夹砂 灰紫色 砾石大小不等 一般 2 0 5 0cm 最大达 6 0cm 以 上 多呈椭圆状或半浑圆状 分选性较好 成分较杂 主要为 石灰岩 砂岩等 含少量铁 钙和泥质 局部充填砾石呈中胶状态 主要分布在现代河床内 透水性 较强 3 1 3 地质构造地质构造 10 本区域内岩层总体走向北西 一般为近东西向 沙河总体走向近东西 河流岸 坡度一般为 10 00 左右 平缓 区域内未见明显大的断裂构造 3 1 4 地震地震 根据我国 2001 年发布的 1 400 万中国地震动参数区划图 地震动峰值加速度 为 0 05g 反映谱特征周期为 0 35s 基本烈度为 度 3 1 5 物理地质现象物理地质现象 区内物理地质现象主要表现为冲洪积现象 3 23 2 水文地质条件水文地质条件 该区域地下水主要为第四系松散堆积层中孔隙水 第四系孔隙水主要分布于第 四系覆盖层内 冲洪积混合堆积层 现代河床漂卵砾石层 河床漂卵砾石层属强透水层 富含地下水 冲洪积混合堆积层含亚粘土 砂壤 土等成分 该层含水量主要受大气降水 地表下渗水 含水量较高 第四系覆盖层 中的孔隙潜水具有就地补给 据水化学资料分析资料 工程区地表水与地下水化学类型均为淡水 根据环境 水腐蚀性标准 区内地表水和地下水对砼无腐蚀性 3 33 3 工程地质条件分析与评价工程地质条件分析与评价 3 3 1 各岩 土 层主要物理力学条件各岩 土 层主要物理力学条件 根据邻近工程区的地质钻探成果和流域已建工程资料 结合工程区堤防地基的 工程地质条件 提出有关岩体物理力学参数建议值见表 3 1 表3 2 边坡开挖坡度建议值 开挖边坡 岩土类别 临时边坡临时边坡 漂卵砾石夹砂1 1 水上 1 1 25 水下 1 1 5 漂卵砾石夹壤土 1 0 81 1 2 块碎石夹壤土 1 0 751 1 粉土夹砾碎砾石 1 11 1 3 3 3 2 各岩 土 层物理力学性质评价各岩 土 层物理力学性质评价 左岸防洪堤大部分置于河床左岸冲积形成的 I 级阶地和阶地边缘斜坡上 属缓 坡坡积地貌 基础稳定 地形单一 沿线出露的地层主要为第四系覆盖层 右岸出 露第四系覆盖层 各层物理力学性质特征如下 11 表3 1 堤基各岩 土 层物理力学参数建议值 孔隙率天然密度允许承载力内摩擦角内聚力摩擦系数f泊桑比渗透性允许坡降 岩土名称 g cm3MPa KPacm s 粉土夹砾碎石 1 680 111500 350 3 块砾石夹壤土 35 1 82 1 9 50 15 0 225 280 2 0 400 20 0 25 漂卵石夹壤土 22 1 85 2 00 15 0 225 300 3 0 400 25 0 30 010 15 漂卵砾石夹砂 26 1 90 1 950 20 0 2526 29 00 450 20 0 290 18 0 12 0 15 12 第四系覆盖层 Q4 1 杂填土 该层结构疏松或稍密 强度低 抗冲能力差 压缩变形大 不宜用 堤防地基 应予以清除 2 粉土夹砾碎石 该层允许承载力 0 11Mpa 摩擦系数 f 0 35 压缩性中等 透水性较强 该层呈透镜体状产出 强度稍低 抗冲能力差 做基础持力层应采取 地基处理 3 块砾石夹壤土 该层允许承载力 0 15 0 20Mpa 摩擦系数 f 0 40 压缩性低 透水性中 强 做持力层满足要求 但该层受块石含量影响 不同地段物理力学性 质变化较大 抗冲性亦较差 施工时应注意 4 漂卵石夹壤土 该层允许承载力 0 15 0 20Mpa 摩擦系数 f 0 35 压缩性低 透水性中等 5 漂卵石夹砂 该层允许承载力 0 20 0 25Mpa 摩擦系数 f 0 35 压缩性低 透水性中等 将堤基置于下中密的砾卵石夹砂层 其承载力能够满足工程要求 但 砾卵石夹砂层抗冲刷能力差 透水性强 存在渗漏 渗透变形 抗冲刷稳定及基坑 涌水工程地质问题 建议采取相应的工程处理措施 由于堤基位置覆盖层厚度较大 开挖及回填工作量亦大 并存在开挖边坡的稳 定基坑排水等问题 因此建议对回填厚度较大土层 采取强夯加固等相应的工程处 理措施后可作堤基 3 43 4 天然建筑材料天然建筑材料 3 4 1 砂砾石料砂砾石料 主要用于砼粗 细骨料 在工程区内均有砂砾石料产地 足够满足工程要求 经比较分析 粗骨料试验指标符合质量技术要求 试验指标达到质量技术要求 可 作堤防工程使用 3 4 2 粘土料粘土料 从左岸开采 经收集区域地质资料 本区料土具有膨胀性 运输距离约 3 00 公 里 经试验其作堤防工程使用时 应对其膨胀性进行处理才能作堤料使用 3 53 5 结论与建议结论与建议 1 本区域构造稳定性较好 地震基本烈度为 6 度 2 本区物理地质现象不太发育 不存在山体崩塌的可能性 13 3 本区第四系覆盖层中的孔隙潜水在局部埋藏较浅 基础开挖后 应注意降水 处理 4 地下水对混凝土无侵蚀性破坏 5 堤基持力层大部分座在卵砾石层上 能够满足设计要求 但应注意抗冲刷 渗透变形等处理 6 堤防建设所需天然建筑材料均可就地加工 储量满足建设需求 7 建议在施工阶段加强施工现场地质工作 发现问题及时解决 8 所用堤料产地土具有膨胀性 在作堤材料时 应采取相应处理措施 表3 3 砂砾石料产地分布概况表 有用层开采厚度运距开采运输条件 位置产地名称 调查 精度 mkm 上游右岸施工现场 30 上游河滩施工现场 普查 20 上游河滩施工现场 20 产地开阔平坦 砂 砾石出露地表 现场 直接开采 开采条件 比较好 14 4 工程规划工程规划 4 14 1 防洪标准及堤防级别防洪标准及堤防级别 4 1 1 防洪标准防洪标准 根据国家 防洪标准 GB50201 94 防护区内城市非农业人口小于等于 20 万人 其防洪标准为 50 20 年一遇 鲁山县城人口约 4 万人 结合鲁山县社会经 济发展状况 确定其防洪标准为 50 年一遇 4 1 2 堤防级别堤防级别 根据国家 堤防工程设计规范 GB50286 98 当防洪标准大于等于 30 年 小于 50 年一遇时 堤防工程级别为 3 级 4 24 2 规划原则及设计依据规划原则及设计依据 4 2 1 规划原则规划原则 根据沙河总体防洪要求 按照上下游 左右岸 近远期结合原则统筹考虑 要 求工程实施后不降低河道行洪标准 不降低原河道附近群众的生活质量和环境状况 工程规划中要体现生态水利 现代水利理念 要把维持河流健康生命做为河道 综合治理的首要任务 4 2 2 设计依据设计依据 依据的主要法规及规范 防洪法 1997 年 8 月 29 日 河道管理条例 1988 年 6 月 10 日 防洪标准 GB50201 94 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 堤防工程设计规范 GB50286 98 水工混凝土结构设计规范 SL T191 96 砌体结构设计规范 GB50003 2001 采用参考的基本资料 该河段 1 2000 地形图及纵横断面图 平顶山市水利勘测设计院 2003 年编制的 鲁山县沙河防洪治理工程可行性研究报告 15 4 34 3 堤线比选堤线比选 堤线布置应遵循洪水演变规律 左右岸 上下游统筹兼顾 该河段现状河滩宽 度在 700 1500m 之间 上游昭平台水库建成后 由于水库调蓄作用 河道洪峰流 量相应得到削减 为该河段综合治理提供了条件 结合该段堤防现状拟定三条堤线 通过水面线推求及其它技术经济指标比选 择其一做为推荐堤线 三个方案中右岸 堤线均以上下游桥台为起止点 沿现状河坎布置 仅对左岸布置比选如下 堤线一 以右岸堤线为参照 按堤距 600m 控制平行右岸堤线布置 该方案优 点是通过左右岸堤防建设 在左岸形成了较大面积可资利用的荒滩地 缺点是由于 堤距较小 起止点交于桥孔 整治段与上下游堤防变化突兀 衔接不顺畅 堤线二 上游以桥台为起点沿现有河坎布设至三里河 左岸总趋势为平滑曲线 三里河处于曲线中间 以下按堤距 650m 控制平行右岸布设 在公路桥前以平顺曲 线连接至桥台 该方案优点既照顾河势 满足河道行洪所需合理堤距 又在修建堤 防防洪除害情况下较多地发挥兴利作用 缺点是河道主流在该段将略偏向右岸 堤线三 以上下游桥台为起止点顺直连线做为规划堤线 该方案优点是河道宽 阔 行洪便利 缺点是兴利作用较小 造成一定资源浪费 表4 1 堤线方案比较表 分类方案一方案二方案三 优点 左岸形成了较大面积可 资利用的荒滩地 既照顾河势 满足河道 行洪所需合理堤距 又可 开发较多荒滩地 河道宽阔 行洪便利 缺点 堤距较小 整治段与上 下游堤防变化突兀 衔接 不顺畅 河道主流在该段将略偏 向右岸 可开发荒滩地少 造成 一定资源浪费 堤防高度 m 4 804 504 00 工程投资 万元 526341413560 可开发荒滩面积 亩 306025171030 推荐方案推荐方案二 4 44 4 堤顶高程确定堤顶高程确定 4 4 1 起始水位计算起始水位计算 以公路桥下游 2km 为起始断面 按照明渠均匀流公式计算该河道断面防洪水 位 16 河道糙率及其它参数选定 主河槽为 0 03 河滩地为 0 06 收缩系数为 0 1 扩散系数为 0 3 明渠均匀流公式 Q CARi 式中 Q 过流能力 m3 s C 谢才系数 C 1 n R1 6 R 水力半径 m A 过流断面面积 m2 n 河道糙率 i 河道比降 经计算得起始断面处 5 年一遇洪水位 118 79m 50 年一遇洪水位 119 94m 4 4 2 河道水面线推求河道水面线推求 依据所选堤线布置 采用恒定非均匀渐变流能量方程推求该段河道水面线 Z2 2 V2 2 2g Z1 1 V1 2 2g hf hj 式中 Z2 Z1 上下游断面水位 m C 上下游断面流速水头 m Hf hj 上下游断面之间沿程和局部水头损失 m 将河道划分为适宜河段 运用能量基本方程式从下游向上游推算 计算成果见 表 4 2 表 4 3 表 4 4 表 4 5 表中桩号均以右堤标注为准 表4 2 天然状态河道水面线计算成果表 五年一遇 断面桩号断面间距 m 水位 m 流速 m s 0 0000129 08421 249 0 400400128 32281 482 0 900500127 99510 814 1 100200127 72141 623 1 400300127 41680 915 1 900500127 02491 284 2 100300126 19762 073 2 400300125 38821 092 2 700300125 24391 14 2 900200124 29192 53 3 000 一级坝址 100123 75011 37 3 400400123 32551 121 3 700300122 86131 55 17 3 900200122 57551 309 4 100200122 39631 324 4 300200122 03281 823 5 000 二级坝址 700121 30180 836 5 300300121 18370 911 表4 3 整治后河道水面线计算成果表 五年一遇 断面桩号断面间距 m 设计水位 m 流速 m s 0 0000128 901 82 0 400400128 141 94 0 900500126 812 10 1 100200126 581 06 1 400300126 421 13 1 900500125 522 31 2 100300125 211 97 2 400300124 831 93 2 700300124 362 08 2 900200124 062 04 3 000 一级坝址 100123 762 04 3 400400123 151 91 3 700300122 662 12 3 900200122 292 15 4 100200121 832 34 4 300200121 601 68 5 000 二级坝址 700121 101 33 5 300300119 802 49 表4 4 天然状态河道水面线计算成果表 二十年一遇 断面桩号断面间距 m 水位 m 流速 m s 0 0000130 051 786 0 400400129 181 987 0 900500128 571 191 1 100200128 152 239 1 400300127 931 347 1 900500127 421 906 2 100300126 602 72 2 400300126 011 58 2 700300125 841 667 2 900200124 543 787 3 000 一级坝址 100124 241 967 3 400400123 871 647 3 700300123 382 078 3 900200123 141 81 18 4 100200122 941 93 4 300200122 532 591 5 000 二级坝址 700121 931 243 5 300300121 821 267 表4 5 整治后河道水面线及堤顶高程计算成果表 二十年一遇 断面桩号断面间距 m 设计水位 m 流速 m s 0 0000129 492 309 0 400400128 602 573 0 900500127 472 411 1 100200127 361 231 1 400300127 191 489 1 900500126 242 825 2 100300125 962 497 2 400300125 562 474 2 700300125 062 645 2 900200124 742 622 3 000 一级坝址 100124 442 578 3 400400123 872 46 3 700300123 342 702 3 900200122 942 763 4 100200122 353 108 4 300200122 122 419 5 000 二级坝址 700121 332 199 5 300300120 512 55 表4 6 天然状态河道水面线计算成果表 五十年一遇 断面桩号断面间距 m 水位 m 流速 m s 0 0000130 20621 632 0 400400129 3801 754 0 900500128 77831 108 1 100200128 39571 979 1 400300128 12561 265 1 900500127 5331 819 2 100300126 9232 456 2 400300126 1051 535 2 700300125 87331 651 2 900200124 94352 994 3 000 一级坝址 100124 55521 766 3 400400124 10641 511 3 700300123 72641 778 3 900200123 51231 573 19 4 100200123 14951 712 4 300200122 96372 186 5 000 二级坝址 700122 33011 124 5 300300122 21151 14 表4 7 整治后河道水面线及堤顶高程计算成果表 五十年一遇 断面桩号流速 m s 设计水位 m 设计河床高程 m 设计堤顶高程 m 0 0002 59130 50127 50132 00 0 4002 86129 83126 83131 33 0 9002 55129 00126 00130 50 1 1001 32128 67125 67130 17 1 4001 68128 17125 17129 67 1 9003 10127 33124 33128 83 2 1003 78127 00124 00128 50 2 4002 76126 50123 50128 00 2 7002 91126 00123 00127 50 2 9002 86125 67122 67127 17 3 000 一级坝址 2 86125 50122 50127 00 3 4002 76124 83121 83126 33 3 7003 02124 33121 33125 83 3 9003 08124 00121 00125 50 4 1003 35123 67120 67125 17 4 3002 73122 17120 33124 83 5 000 二级坝址 2 58122 17119 17123 67 5 3002 46121 67118 67123 17 4 4 3 堤顶高程确定堤顶高程确定 堤顶高程由设计水位加堤顶超高确定 Y R L A 式中 Y 堤顶超高 m R 设计波浪爬高 m L 设计风壅增水高 m A 安全加高 m 经计算 堤顶超高取 1 50m 4 4 4 河道壅水影响分析河道壅水影响分析 天然状态下河道宽阔 但河床滩大不平整 经过兴建堤防 整治河床 改变了 20 河道泄流条件 需推算整治前后河道水面线 分析工程实施后对河道上游水位影响 情况 从而采用补偿措施 消除防洪不利影响 壅水影响包括两个方面 现状防洪 标准 Qp 20 2310m3 s 及 50 年一遇设计洪水 5140m3 s 情况下对整治段上游河道水 位壅高及壅长值 河道经过整治 河底总趋势降低约 30 40cm 河道断面规则 经计算 铁路 桥处 5 年一遇过流 2310m3 s 情况下水位壅高 0 18m 对上游影响长度 348 34m 50 年一遇过流量 5140m3 s 情况下水位壅高 0 30m 对上游影响长度 388 76m 故对整 治段上游 388 76m 范围堤防加高 0 50m 不降低河道现状防洪标准 21 5 工程设计工程设计 5 15 1 工程总布置工程总布置 右岸堤线以上下游桥台为起止点 沿现状河坎布置 左岸堤线上游以铁路桥台 为起点沿现有河坎布设至三里河 左岸总趋势总为平滑曲线 三里河口处于曲线中 间 过三里河后按堤距 650m 控制平行右岸布设 在公路桥前以平顺曲线连接至桥 台 为使该河段形成经常水面 美化环境 调节小气候 给群众提供一个游玩休憩 场所 在桩号 3 000 右堤桩号 处修建一级橡胶坝 在 5 000 处修建二级橡胶 坝 在左堤 4 990 5 269 段设中心岛一座 处设在左堤 1 740 处设一座进水闸引 外河水入内河 4 955 处设一座退水闸退内水入外河 根据该整治段上下游铁路桥和公路桥均已存在的现状 此次整治对两桥附近现 状堤线不做改变 对桥孔过流宽度不做改变 仅在原堤防基础上加高至设计堤顶高 程 结合水面线推求及堤线平顺连接需要 渐变段连接长度拟定为 1450 米 为不 影响过流面积 在增设中心岛段将左岸堤防适当北移 为了保持两桥现状 在桥梁 影响范围内堤防不进行护砌 仅对其加高至设计堤顶高程 以防水流漫溢 5 25 2 河床整治河床整治 表5 1 河床整平土方计算表 断面 桩号 计算平 均高程 整治 高程 开挖 深度 回填 深度 断面 宽度 挖方填方 余方 外运 mmmmmmmm 0 000127 99127 500 449001980000 0 400127 60126 870 737582766700 0 900126 36126 000 365901098000 1 400125 54125 000 545401620000 1 900124 59124 370 22540660000 2 40