镶黄旗防洪工程初设报告毕业论文.doc

目录 I 镶黄旗防洪工程初设报镶黄旗防洪工程初设报 告毕业论文告毕业论文 目 录 1 综合说明 1 1 1 绪言 1 1 2 工程现状及存在的主要问题 1 1 3 水文 1 1 4 工程地质及测绘资料 3 1 5 工程任务与规模 4 1 6 工程设计 5 2 水文 7 2 1 流域概况 7 2 2 气象气象 8 2 3 水文测站及资料情况水文测站及资料情况 9 2 4 径流径流 9 2 5 洪水洪水 9 2 6 泥沙泥沙 12 2 7 冰情冰情 12 3 工程地质及测绘资料 13 3 1 区域地质区域地质 13 3 2 河道整治工程地质条件河道整治工程地质条件 14 3 3 堤基工程地质条件堤基工程地质条件 16 3 4 天然建筑材料天然建筑材料 20 目录 II 3 5 结论及建议结论及建议 22 3 6 测绘资料测绘资料 24 4 工程任务和规模 25 4 1 自然及社会经济概况自然及社会经济概况 25 4 2 防洪工程现状及存在的主要问题防洪工程现状及存在的主要问题 27 4 3 防洪标准及工程规模防洪标准及工程规模 27 4 4 工程任务工程任务 27 4 5 工程总体布局及工程方案比选确定工程总体布局及工程方案比选确定 27 4 6 设计水面线设计水面线 29 5 工程设计 32 5 1 设计依据设计依据 32 5 2 工程现状工程现状 32 5 3 堤防工程设计堤防工程设计 33 5 5 进口段挡土墙稳定计算进口段挡土墙稳定计算 44 5 6 基础处理基础处理 46 5 6 1 河道底部的基础处理河道底部的基础处理 46 5 6 2 挡土墙地基处理挡土墙地基处理 46 6 3 过水路面基础处理过水路面基础处理 48 计算说明书 50 1 河底宽及水深的计算 50 2 水面线推求 52 3 超高计算 57 4 防冲刷计算 59 4 1 不沖不淤校核不沖不淤校核 59 5 渗流计算 62 6 设计堤顶计算 64 7 上游段挡土墙稳定计算 65 7 1 土压力计算土压力计算 65 7 2 抗滑移稳定性验算抗滑移稳定性验算 66 7 3 抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性验算 67 7 4 地基承载力验算地基承载力验算 68 内蒙古自治区镶黄旗新宝拉格镇防洪工程初步设计报告 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院 III 8 出口段的挡土墙稳定计算 68 8 1 土压力计算土压力计算 69 8 2 滑移稳定计算 滑移稳定计算 69 8 3 倾覆稳定性验算倾覆稳定性验算 70 8 4 承载力验算承载力验算 70 综合说明 1 1 1 绪言 镶黄旗位于锡林郭勒盟西南部 地理坐标为东经 113 22 114 45 与北纬 41 56 42 45 之间 东部为正镶白旗 西部为苏尼特右旗 南部为化德县 北部为苏尼特 左旗 镶黄旗辖 1 个苏木 2 个镇 60 个嘎查 6 个居委会 48 个浩特 自然村 全旗 总人口为 27300 人 其中城镇人口 12226 人 牧区人口 15074 人 新宝拉格镇是旗政府 所在地 是全旗政治 经济 文化 交通 金融 贸易的中心 受特殊的地形地貌与气 候条件影响 目前镶黄旗绝大多数河流都存在程度不同的洪涝灾害 成为制约地区经济 社会发展的主要因素之一 频发的洪涝灾害 严重威胁到全旗人民生命财产安全 地区 防灾形势十分严峻 旗政府非常重视防灾减灾问题 其中防洪工程作为重点之一 为保 障地区经济快速发展 确保镶黄旗城镇的防洪安全 促进改革开放和社会主义现代化稳 步前进 保证社会稳定 人民安居乐业 实现和谐社会 实施新宝拉格镇防洪工程势在 必行 也是十分紧迫的 本工程保护对象是新宝拉格镇 保护范围 2 34 km2 总户数 2700 户 总人口数 1 1 万人 根据 防洪标准 GB50201 94 并参考 内蒙古自治区中小河流治理规划 确定防洪标准为 20 年一遇洪水 1 2 工程现状及存在的主要问题 宝拉格河控制流域面积为 226km2 河道长度为 37 9km 河道比降约为 7 5 宝拉 格河流域海拔高程在 1240m 1530m 之间 为低山丘陵区 流域内植被覆盖差 水土流 失严重 河床质有碎石 砂及砾 宝拉格河城区段河道总长度 4 8km 上下游均为天然 河道 其中桩号 1 758m 桩号 3 824m 两岸堤防已经修建完毕 现状上游段河道不明 显 河床多变 冲淤交错 每遇暴雨 洪水四散漫溢 下游段淤积严重 建筑物较多 为使洪水泄流畅顺 并与已有防洪设施平顺衔接 本次初设在已建浆砌石挡土墙防洪堤 的上游需要新建防洪堤 3 516km 下游新建防洪堤 2 081km 1 3 水文 1 气象 本区属于中温带干旱大陆性气候 四季分明 具有干旱 少雨 多风 严寒等气候 特征 根据镶黄旗气象站 1959 2006 年气象资料统计分析 该区多年平均降水量 内蒙古锡盟镶黄旗新宝拉格镇防洪工程初步设计 2 268 0mm 降水年内分配极不均匀 主汛期 6 9 月份降水量约占全年降水量的 76 1 多年平均年蒸发量 2235 mm 5 月份蒸发量大 占全年 17 0 1 月份蒸发量 最小 占全年的 1 2 多年平均气温 3 5 历年极端最高气温 38 7 极端最低气温 35 9 该地区年内风大沙多 多年平均风速 4 5 m s 最大风速达 27 0 m s 最大风速 相应风向 WNW 多年平均汛期 6 9 月 最大风速为 14 2 m s 土壤冻结期一般为 6 个月 最大冻土深度 235 cm 2 水文测站及资料系列 新宝拉格沟流域内没有水文测站 属于无资料地区 其邻近流域不冻河上设有商都 水文站 考虑二者同属内陆河流域 自然地理及下垫面特征相似 且该站具有较长的观 测资料 故本次选用不冻河商都站作为本次设计的参证站 3 径流 由于本地区缺乏水文资料 径流计算采用全国第二次水资源调查评价 内蒙古自治区 1956 2000 年多年平均径流深等值线图 成果 经查图 新宝拉格河所处地区径流深小 于 5mm 按不产流考虑 4 洪水 新宝拉格河所处地区暴雨量级不大 但局部暴雨频发 暴雨多出现在 6 9 月份 主要集中在 7 8 月份 其特性为突发性强 强度大 笼罩面积小 历时短 一般主雨 历时多在 3 4h 新宝拉格沟洪水主要由暴雨形成 雨洪同期 其特点为峰高 量小 洪水历时短 一次洪水历时一般不超过 24h 本次工程整治河段位于新宝拉格沟中游 控制断面选为整治河段进口和出口两个断 面 工程控制河段设计洪水采用面积比法把商都水文站设计洪水换算到工程控制断面 整治河段进口处 20 年一遇洪峰流量 126m3 s 24h 洪量 123 万 m3 整治河段出口处 20 年一遇洪峰流量 200m3 s 24h 洪量 172 万 m3 整治河段在桩号 0 646 处有支沟汇入 支沟控制流域面积为 1 07km2 设计洪水计 算方法同上 20 年一遇设计洪峰流量为 6 91m3 s 下游各支沟通过现状预留的汇口汇入 5 泥沙 商都水文站 1962 2006 年实测多年平均悬移质输沙量为 6 7 万 t 多年平均含沙量 为 21 5 kg m3 多年平均侵蚀模数为 123 4 t km2 年 由此推算新宝拉格沟多年平均悬移 Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院 3 质输沙量为 2 8 万 t 6 冰情 本区无冰情观测资料 据调查当地人员 河流封冻一般在 11 月上中旬 开河一般 在翌年 4 月中旬 封冻天数约为 150d 最大冰厚约为 1 5m 1 4 工程地质及测绘资料 1 4 1 工程地质 1 4 1 1 区域地质概况 本区地形地貌主要由构造剥蚀地形及堆积地形组成 地层岩性由全新统洪冲积层的 砂壤土 含细粒土砂 含细粒土砾及第三系上新统粉土粘土组成 工作区内地层属内蒙古草原分区的黄旗 赤峰小区 地层以第四系全新统 第三系 上新统分布最广 其次为侏罗系上统及燕山期早期侵入岩分布于工作区附近的丘陵山区 内 本区地下水类型分为基岩裂隙水及松散岩层孔隙潜水 勘察期间河道沟底水位埋深 较大 工作区内水质分析成果表明 区内第四系松散层孔隙潜水 水化学类型以 SO4 Na Mg 型水为主 水泥具腐蚀性 工作区物理地质现象不发育 河道受季节性洪水冲刷 严重 长期受水流作用可能造成边坡失稳及严重的水土流失 1 4 1 2 河道整治工程地质条件 堤防岸坡桩号 0 000 1 758 段 表层岩性为第四系全新统洪冲积层 Q4pal 砂壤 土 局部含少量砾石 下部为第四系全新统洪冲积层 Q4pal 含细粒土砾 堤防桩号 3 850 4 777 段 表层为第四系全新统人工堆积层 Q4s 填筑土 岩性为砂壤土 夹 有建筑砖块及生活垃圾 下部为第四系全新统洪冲积层 Q4 pal 含细粒土砂 堤基桩号 0 000 1 758 段 上部为第四系全新统洪冲积层 Q4pal 含细粒土砾 局部夹有少量粘性土 下部为第三系上新统 N2 粉质粘土 1 4 1 3 勘测结论及建议 1 本区一级构造单元属内蒙兴安岭华力西期地槽褶皱带 华力西晚期褶皱带属 二级构造单元 本区地震动峰值加速度小于 0 05 g 地震烈度小于 度区 2 河道两岸岸坡岩性为第四系全新统洪冲积层 Q4pal 砂壤土 抗冲刷能力差 内蒙古锡盟镶黄旗新宝拉格镇防洪工程初步设计 4 需建设护岸工程 3 坝基的地基承载力评价 第四系全新统洪冲积 Q4pall 砂类土层承载力特 征值为 180 kPa 建议值为 180 kPa 砾类土层承载力特征值为 320kPa 建议值为 280 kPa 上第三系地层 N 黏性土层承载力特征值为 260kPa 建议值为 240 kPa 坝基 第四系全新统洪冲积 Q4pal 含细粒土砂为不液化土层 左右岸堤防段普遍存在渗漏问 题 第四系全新统洪冲积 Q4pal 含细粒土砂允许水力比降建议值为 0 25 含细粒土砾 的允许水力比降建议值为 0 20 上第三系地层 N 粉质粘土的允许水力比降建议值为 0 35 4 均质土料场位于赛乌苏水库左坝端北 低山丘陵区 运距 19 0 22 0 km 运 距较远 局部地段路况较差 需修筑路基 以便运输 赛乌苏砂料场位于赛乌苏水库坝 址南 赛乌苏村西 运距 16 2 20 0 km 块石料场位于新宝拉格镇宝力图嘎喳少朗山 为中低山区 为剥蚀地貌类型 运距 7 22 10 5 km 有乡间简易路相通 部分地段路 况较差 需修筑路基 1 4 2 测绘资料 本次初设平面位置图采用内蒙古设计院 2011 年 1 月实测的 1 2000 地形图 该院 同时对宝拉格河河道横断面进行了测量 横断面间距为100 m 地形图和横纵断面高程 采用 1985 国家高程基准 坐标 1954 年北京坐标系 1 5 工程任务与规模 1 5 1 工程任务 新宝拉格镇防洪工程的任务是结合原有的防洪工程 新建两岸堤防 有效提高城镇 防洪能力 保护新宝拉格镇内工矿企事业单位 基础设施及居民的生命财产安全 1 5 2 工程规模 本工程保护对象是新宝拉格镇 保护范围 2 34 km2 总户数 2700 户 总人口数 1 1 万人 根据 防洪标准 GB50201 94 并参考 内蒙古自治区中小河流治理规划 确定防洪标准为 20 年一遇洪水 相应的堤防级别为 4 级 1 5 3 工程布局 宝拉格河城区段河道总长度 4 8km 上下游均为天然河道 其中桩号 1 758m 桩 号 3 824m 两岸堤防已经修建完毕 为使洪水泄流畅顺 并与已有防洪设施平顺衔接 Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院 5 本次初设在已建浆砌石挡土墙防洪堤的上游新建防洪堤 3 516km 下游新建防洪堤 2 081km 1 5 3 1 堤距比选 根据新宝拉格镇城区整体规划 从美观角度和工程造价看 防洪工程不宜过高 从 城市长远发展 增加土地使用效率来看 防洪工程占地不易过大 尤其是设计河段两岸 均为城区 土地很宝贵 随着经济的快速发展 防洪标准可能会提高 行洪断面不宜过 小 本次设计采用 20 m 32 m 主槽宽度进行分析计算 20 m 宽主槽水深在 2 7m 左右 32 m 宽主槽水深进口段在 1 5 m 左右 出口段水深在 2 0 m 左右 防洪工程 20 m 宽主 槽水深较大 防洪工程高度大 不太美观 工程造价高 且行洪断面小 不利于以后提 高防洪标准 但增加了当地土地使用效率 32 m 宽主槽水深浅 挡土墙高度小 工程 造价低 但占用土地多 现状城区已建 2 07km 堤防上游堤距 32m 下游堤距 32m 从 与已建工程平顺衔接的角度考虑 再加上行洪流量不是很大 本次设计上下游河段堤距 定为 32m 有经济方面考虑方案 1 可以减少土地用量 但河流水位深 堤防顶高程较高 造价 高 对以后随着城市发展防洪要求的提高而进行二次河道治理不利 有可能使河道无法 在原来的基础进行加高处理 方案 2 造价低 但土地用量大 但能和已建河道能有较好 的衔接 已建河道宽度也为 32m 左右 而且考虑随着城市未来的发展经济实力的提高 城市面积的扩大 防洪要求会不断提高 所以在以后的防洪工程中可以在本设计基础上 进行 安全稳定性也能达到指标 所以初步拟定选择方案 2 为重力式挡土墙 断面型 式为矩形 设计堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定 顶宽 0 7m 背水面面边坡上 游 1 0 3 下游背水面坡度为 1 0 4 上游设 1 12 m 深的齿墙 下游设 1 41m 深的齿墙 齿墙宽背水面 0 5 m 迎水面 0 7m 1 6 工程设计 1 6 1 堤防工程 1 堤型选择 据 堤防工程设计规范 GB50286 98 堤防工程的型式按照因地制宜 就地取材的原 内蒙古锡盟镶黄旗新宝拉格镇防洪工程初步设计 6 则 根据堤防所在的地理位置 重要程度 坝址地质 筑堤材料 水流及风浪特性 本次设 计结合已建堤防断面型式 确定宝拉格河堤防为复式断面 迎水面采用浆砌石重力挡土 墙 挡土墙后填筑 8m 宽的马道 2 设计堤顶高程 依据 堤防工程设计规范 GB50286 98 结合设计断面实际情况 确定迎水面的浆 砌石重力式挡土墙设计顶高程 挡土墙后填筑 8m 宽的马道 马道设计顶高程与挡土墙 设计顶高程齐平 本次设计按 20 年一遇洪水标准设计 根据设计洪峰流量 河道的糙率 横断面资 料 采用伯努里方程推求设计水面线 堤顶超高计算采用 堤防工程设计规范 GB50286 98 中有关公式计算 经计算比选 左右岸采用超高为上有断面 1 3 m 下游为 1 32m 左右岸设计堤顶 高程详见表 2 6 1 3 堤身结构 1 顶宽及边坡 综合确定 河道设计底宽上下游段均为 32m 迎水面采用浆砌石重力挡土墙 挡土 墙后填筑 6 m 宽的马道 浆砌石重力挡土墙顶宽 0 7 m 迎水侧边坡为直立式 背水面边 坡上游 1 0 3 下游背水面坡度为 1 0 4 基础埋深1 0 m 前趾宽 0 5 m 后趾宽 0 5 m 马道设计顶高程与挡土墙设计顶高程齐平 马道边坡为1 0 2 2 堤顶防护 考虑堤顶道路风蚀雨淋 防汛抢险及料场运输等要求 本次设计在堤顶铺设 200mm 厚的砂砾石 使堤防满足交通要求 3 堤防基础处理 堤防的基础处理主要是对堤基无用层腐殖土的清除 从堤基的实际情况出发 确定 清基厚度为 30 cm 堤基基面清理范围在基面线外 50 cm 清基土堆放至背水面堤脚外 侧 本工程地基基础条件较好 持力层主要为砂土 局部地段存在粘土 且宝拉格河坡 度较陡 行洪时间短 本次采用重力式浆砌石挡土墙 故堤基不作防渗处理 4 堤坡防护 本次设计段河道流速 2 77 3 13m s 堤防为矩形断面形式 迎水面采用浆砌石重力 式挡土墙 可以满足抗冲要求 重力式浆砌石挡土墙 15m 设置一道沉降变形缝 缝宽 Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院 7 20mm 填充聚乙烯闭合泡沫板 宝拉格河流域地处中温带大陆性干旱季风气候区 降雨少 蒸发量大 气候干燥 风大历时长 降雨又多为暴雨 为了减少水土流失 安排土堤迎背水面边坡种草 5 堤脚防护 经计算 设计段河道最大冲深 0 91m 堤脚需要进行防护处理 拟采用铅丝石笼防 冲槽护砌 护砌厚度与齿墙深度一致 水平长度 3 0m 4 稳定计算 根据工程情况 本次选取了挡土墙高度最大的 1 705 处断面作为最不利断面进行稳 定计算 确定正常运行情况为河道无水运行的挡土墙 非常运行情况为挡土墙迎水面遭 遇设计洪水为设计工况 计算结果表明 各工况下均能满足设计要求 重力挡土墙结构 稳定 断面设计合理 1 6 2 交叉建筑物 本次设计治理河段沿途与众多道路相交 至上而下分别为外环路 那仁街 新宝拉 格街 恩克路及宝格都路 外环路与河道交于桩号 0 000 处 交角为 83 43 此处已建过水路面 路面高程 1344 49m 宽度 13 6m 长度 32m 需进行上下游防护 采用浆砌石护坡 坡度为 1 3 河道桩号 0 626 处现状存在一处河道汇入口 现状河宽 30m 根据水文计算 该汇 入口 20 年一遇设计洪峰流量 6 91m3 s 那仁街与治理河道交于桩号 1 545 处 此处已经修建宝拉格桥 跨度 48m 宽 25m 河底高程 1332 90m 桥面高程 1337 60m 底高程 1336 03m 宝格都路与治理河道交于桩号 3 824 处 此处已经修建新泉桥 跨度 46m 宽 8m 河底高程 1320 93m 桥面高程 1323 82m 底高程 1323 37m 宝格都路与治理河道交于桩号 4 414 处 此处为沥青路面 路面高程 1319 30m 路宽 10 5m 需修建过水路面 河道桩号 4 370 处 现状埋有两孔直径 900mm 的预制钢筋混凝土涵管 用来排放 城区雨水 本次修建堤防需保留 内蒙古锡盟镶黄旗新宝拉格镇防洪工程初步设计 8 经计算各建筑物过流能力均能满足 20 年一遇洪水标准 2 水文 2 1 流域概况 新宝拉格沟位于锡林郭勒盟镶黄旗境内 属于锡林郭勒盟南部内陆河水系 是巴彦 布拉格郭勒的一级支流 新宝拉格沟为季节性山洪沟 自南向北流经镶黄旗政府所在地 新宝拉格镇后 折向西北 在阿尔上图附近汇入巴彦布拉格郭勒 详见图 2 1 1 新宝 拉格沟流域面积为 226km2 河道长度为 37 9km 河道比降约为 7 5 新宝拉格沟流域 海拔高程在 1240m 1530m 之间 为低山丘陵区 流域内植被覆盖差 水土流失严重 河床质有碎石 砂及砾 治理河段位于新宝拉格沟中游流经新宝拉格镇城区段 治理河段全长 4 77km 进 口断面控制流域面积为 81 7km2 出口断面控制流域面积为 124 8km2 图 2 1 1 巴彦布拉格郭勒水系图 2 2 气象 本区属于中温带干旱大陆性气候 四季分明 具有干旱 少雨 多风 严寒等气候 特征 Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院 9 根据镶黄旗气象站 1959 2006 年气象资料统计分析 该区多年平均降水量 268 0mm 降水年内分配极不均匀 主汛期 6 9 月份降水量约占全年降水量的 76 1 多年平均年蒸发量 2235 mm 20 cm 蒸发皿 从蒸发量的年内分配情况看 5 月份蒸发量大 占全年 17 0 1 月份蒸发量最小 占全年的 1 2 多年平均气温 3 5 历年极端最高气温 38 7 极端最低气温 35 9 该地区年内风大沙多 多年平均 风速 4 5 m s 最大风速达 27 0 m s 最大风速相应风向 WNW 多年平均汛期 6 9 月 最大风速为 14 2 m s 全年 8 级以上大风最多 60 天 土壤冻结期一般为 6 个月 最大冻 土深度 235 cm 2 3 水文测站及资料情况 新宝拉格沟为内陆河 流域内没有水文测站 属于无资料地区 我区内陆河上控制 流域面积小于 1000km2且流域内地貌属于丘陵区的水文站点有乌兰花河活佛滩站 霸王 河集宁站和不冻河商都站 活佛滩站控制流域面积为 92 5km2 流域内地貌为大青山北麓 土石山区丘陵区 集宁站控制流域面积为 701km2 流域内地貌为台地丘陵区 商都站 控制流域面积为 543km2 流域内地貌为丘陵区 从控制流域面积来说 活佛滩站与本 流域相差不大 但该站控制流域下垫面及产汇流条件与本流域明显不同 从资料条件来 说 集宁站和商都站资料系列较长 活佛滩站资料系列较短 从下垫面及产汇流条件来 说 商都站与本流域较为接近 综上所述 本次选用不冻河商都站作为本次设计的参证 站 商都站设立于 1956 年 7 月 前身为许家村水文站 1959 年上迁 1000m 到不冻河水 库上游 1961 年 1 月又上迁 500m 到郭家村附近 改名为不冻河水文站 1963 年 1 月 又上迁 2500m 到大南坊公社八大顷村 改名为商都水文站 控制流域面积为 543km2 1963 年以前由河北省水文局管理 1963 年以后由内蒙古自治区水文总局管理 至今 观测项目有降水 水位 流量 含沙量等 本次收集到该站 1962 2006 年系列 资料 2 4 径流 由于本地区缺乏水文资料 径流计算采用全国第二次水资源调查评价 内蒙古自治区 1956 2000 年多年平均径流深等值线图 成果 经查图 新宝拉格沟所处地区径流深小 内蒙古锡盟镶黄旗新宝拉格镇防洪工程初步设计 10 于 5mm 按不产流考虑 2 5 洪水 2 5 1 暴雨洪水特性 新宝拉格沟所处地区暴雨量级不大 但局部暴雨频发 暴雨多出现在 6 9 月份 主要集中在 7 8 月份 其特性为突发性强 强度大 笼罩面积小 历时短 一般主雨 历时多在 3 4h 新宝拉格沟洪水主要由暴雨形成 雨洪同期 其特点为峰高 量小 洪水历时短 一次洪水历时一般不超过 24h 2 5 2 参证站设计洪水 商都站控制流域面积为 543km2 洪水系列为 1962 2006 年 系列年限为 45 年 洪 水频率计算采用连续系列进行计算 设计洪水成果 见表 2 5 2 和图 2 5 1 图 2 5 2 商都站单站设计洪水成果 表 2 5 1 设计值 P 站名项目均值CVCS CV 0 330 512510 Qm1101 62 512001080879686448286商都 四 W241401 52 5140612701043823 2549 1360 4 600 010 05 0 1 0 2 0 51251020304050708090959899 99 5 99 8 99 99 99 95 99 9 10000 重现期 年 1000200100 502010525102050 100 200100010000 0 500 1000 1500 2000 2500 07 438 频率 洪峰 m3 s Xave 110 Cv 1 6 Cs Cv 2 5 图 2 5 1 商都站洪峰流量频率曲线图 Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院 11 99 9 99 95 99 99 99 899 5 99 989590807050403020105210 50 20 10 050 0160 1000010002001005020105251020501002001000 重现期 年 10000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 07 438 频率 24h洪量 万m3 Xave 140 Cv 1 5 Cs Cv 2 5 图 2 5 2 商都站 24h 洪量频率曲线图 2 5 3 整治工程设计洪水 本次工程整治河段位于新宝拉格沟中游 控制断面选为整治河段进口和出口两个断 面 工程控制河段设计洪水采用面积比法把商都水文站设计洪水换算到工程控制断面 面积比法计算公式为 参 参 设 设 1 P n p Q F F Q 式中 Qp 设为设计流域某频率设计洪水 Qp 参为参证流域某频率设计洪水 F设 F参分别为计算流域和大武口站洪水计算面积 km2 n1面积比指数 洪峰取为 0 55 设计流域面积小于 100km2时取为 0 67 24h 洪量取为 0 79 依据上述计算方法计算新宝拉格沟设计洪水成果 见表 2 5 2 整治工程控制断面设计洪水成果表 表 2 5 2 不同频率设计值 控制断面 控制流域面积 km2 项目 P 2 P 3 3 P 5 P 10 P 20 整治河段 81 69 洪峰 m3 s 193 156 126 80 4 42 1 内蒙古锡盟镶黄旗新宝拉格镇防洪工程初步设计 12 进口 24h 洪量 万 m3 184 150 123 80 7 44 2 洪峰 m3 s 306 246 200 127 66 7 整治河段 出口 124 80 24h 洪量 万 m3 258 210 172 113 61 8 整治河段在桩号 0 646 处有支沟汇入 支沟控制流域面积为 1 07km2 设计洪水计算方 法同上 20 年一遇设计洪峰流量为 6 91m3 s 下游各支沟通过现状预留的汇口汇入 2 5 4 分期洪水 根据流域洪水特点及施工要求 分别计算汛期 6 9 月及非汛期 10 月至翌年 5 月洪 水 汛期 6 9 月洪水直接采用前述成果 非汛期 10 月 翌年 5 月设计洪水计算方法同 汛期设计洪水 仍以商都站为设计参证站 根据该站洪水系列 按连续系列考虑 分别 计算出 10 月 翌年 5 月最大洪峰流量和一日洪量设计值 工程控制断面非汛期 10 月至 翌年 5 月设计洪水计算是将商都站非汛期设计洪水成果按面积比法移用 分期设计洪水 成果详见表 2 5 3 非汛期 10 月 翌年 5 月 设计洪水成果 表 2 5 3 不同频率设计值 控制断面 控制流域面积 km2 项目 P 5 P 10 P 20 洪峰 m3 s 11 9 6 79 2 94 整治河段进口81 69 24h 洪量 万 m3 17 2 12 3 8 61 洪峰 m3 s 18 4 10 5 4 54 整治河段出口124 80 24h 洪量 万 m3 23 4 16 7 11 7 2 6 泥沙 商都水文站 1962 2006 年实测多年平均悬移质输沙量为 6 7 万 t 多年平均含沙量 为 21 5 kg m3 多年平均侵蚀模数为 123 4 t km2 年 由此推算新宝拉格沟多年平均悬移 质输沙量为 2 8 万 t 2 7 冰情 本区无冰情观测资料 据调查当地人员 河流封冻一般在 11 月上中旬 开河一般 在翌年 4 月中旬 封冻天数约为 150d 最大冰厚约为 1 5m Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 13 3 工程地质及测绘资料工程地质及测绘资料 3 1 区域地质 3 1 1 地形地貌 本区地形地貌主要由构造剥蚀地形及堆积地形组成 地层岩性由全新统洪冲积层的 砂壤土 含细粒土砂 含细粒土砾及第三系上新统粉土粘土组成 3 1 2 地层岩性 工作区内地层属内蒙古草原分区的黄旗 赤峰小区 地层以第四系全新统 第三系 上新统分布最广 其次为侏罗系上统及燕山期早期侵入岩分布于工作区附近的丘陵山区 内 分述如下 3 1 3 地质构造及地震 3 1 3 1 地质构造 本区一级构造单元属内蒙兴安岭华力西期地槽褶皱带 华力西晚期褶皱带属二级构 造单元 工作区及周边地区主要发育有 4 条断裂构造 分述如下 1 赛乌素平移断层 长度 15 km 延伸方向 N45 E 倾角 50 60 上下盘地 20 层均为侏罗系上统多伦组 J3d 岩石破碎形成铁染断层角砾岩 断层泥 具擦痕 碳 酸盐岩脉延断层贯入 两侧地层产状相抵 上盘向西南位移 2 朝龙恩格其平移断层 长度约 6 km 延伸方向 N45 W 倾角近直立 上下 29 盘地层均为侏罗系上统多伦组 J3d 具有断层角砾岩 有擦痕 两侧地层产状较大 角闪闪长玢岩脉延断层贯入 安山岩强绿泥石化 3 阿龙敖包头正断层 长 2 5 km 延伸方向为 N45 E 断层面倾角 40 上下 36 盘地层均为侏罗系上统多伦组 J3d 具有 1 m 宽的张性断层角砾岩 4 苏孟敖包平移断层 长度约为 2 km 延伸方向为 N40 W 上下盘地层均为 40 侏罗系上统多伦组 J3d 具有 3 m 宽的断层角砾岩 两侧地层产状较乱 切断了赛乌 素断层 3 1 3 2 地震 内蒙古锡盟镶黄旗新宝拉格镇防洪工程初步设计 14 据 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 本区地震动峰值加速度小于 0 05 g 地震烈度小于 度区 详见图 3 1 1 及 3 1 2 3 1 4 水文地质条件 新宝拉格镇属于干旱地区 为季节性降雨补给性河流 天然径流量随降雨变化而异 年径流量主要集中在 6 9 月 一般占全年降水量的 60 尤以 7 8 月间径流为最多 约占全年径流量的 50 左右 多年径流深 5 mm 本区地下水类型分为基岩裂隙水及松散岩层孔隙潜水 基岩裂隙水 基岩节理和风 化裂隙发育 接受大气降水补给 以径流形式排泄补给河水及河谷平原孔隙潜水 含水 较贫乏 分布于河谷两岸 松散岩层孔隙潜水 主要分布在河谷漫滩 接受大气降水及 山区侧向径流补给 径流条件好 自上游向下游运移 排泄于山前倾斜平原 含水较丰 富 勘察期间河道沟底水位埋深较大 在布设的 8 个钻孔的 15 m 钻探深度内均未见水 位 在 ZK1 号钻孔附近的民井测得地下水位埋深为 17 80 m 丰水期时 新宝拉格河内 有流动水量 干沟的北部 东部形成四条小支沟 雨后洪水由支沟汇入干沟 四条支沟 长度为 300 700 m 宽度 10 m 左右 深度 1 0 3 0 m 镇内的洪水由排水管进入干沟 据工作区内民井取水的水质分析成果 区内第四系松散层孔隙潜水 水化学类型以 SO4 Na Mg 型水为主 全盐含量 2 26 2 27 g L 总硬度 44 30 45 47 德国度 pH 值 8 3 矿化度 2 060 2 070 g L 水质分析成果见表 3 1 1 按照 水利水电工程地质勘察规范 GB50487 2008 附录 G 环境水对混凝土腐蚀 评价方法 对本次勘察采集的 2 组地下水水样 做混凝土腐蚀性评价 评价结果表明 地下水对水泥具有强腐蚀性 3 1 5 物理地质现象 工作区物理地质现象不发育 仅新宝拉格河头部及尾部未进行护岸工程段 河道受 季节性洪水冲刷严重 长期受水流作用可能造成边坡失稳及严重的水土流失 3 2 河道整治工程地质条件 新宝拉格河全长 4 8 km 于 2003 年开始的河道治理工程中完成了桩号 1 758 至 3 824 段的护岸工程 本次镶黄旗新宝拉格镇防洪工程的勘察工作 主要是对新宝拉格 河两岸未进行护岸工程的河道进行勘察 Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院 15 本次工作沿新宝拉格河河道左岸布设勘探孔 共布设钻孔 8 个 钻孔间距 300 400 m 河道桩号 0 000 至 1 758 段布设钻孔 6 个 河道桩号 3 824 至 4 777 段内布设钻孔 2 个 钻孔深度均为 15 m 河道沿线地貌单元属河漫滩 地形较平坦 地面高程为1319 3 1351 0 m 3 2 1 岸坡工程地质条件 3 2 1 1 岸坡现状 桩号 0 000 1 758 段内 河道蜿蜒曲折 岸坡受水流冲蚀作用明显 无植被覆盖 水土流失严重 两岸岸坡高 1 0 3 0 m 向下游岸坡高度增大 岸坡坡角近直立 河段 宽度约 20 m 桩号 3 850 至 4 777 段内 由桩号 3 850 向下游河道逐渐变宽 无植被覆盖 水土 流失严重 两岸岸坡高 2 0 2 5 m 坡角为 60 80 河道宽 20 30 m 向下游河道逐 渐变宽 3 2 1 2 岸坡地层岩性 3 2 1 2 1 桩号0 000 1 758段岸坡地层岩性 据钻探资料 左右两岸岸坡高1 00 3 00 m 岩性叙述如下 右岸堤防段岩性 堤防桩号0 000 1 758段 表层岩性为第四系全新统洪冲积层 Q4pal 砂壤土 黑黄色 黄色 干 局部含少量砾石 含植物根系 厚度较小 一般 厚度0 5 m 下部为第四系全新统洪冲积层 Q4pal 含细粒土砾 黄色 干 稍湿 稍密 砾石含量占40 60 砾径一般2 3 cm 砾为角砾 砂含量占30 50 砂主要成 分为石英 长石 局部夹有少量粘性土 该层厚度为2 3 6 m 左岸堤防段岩性与右岸相同 3 2 1 2 2 桩号3 824 4 477段岸坡地层岩性 右岸堤防段岩性 堤防桩号3 824 4 477段 表层为第四系全新统人工堆积层 Q4s 填筑土 岩性为砂壤土 夹有建筑砖块及生活垃圾 厚度一般为1 0 1 8 m 下 部桩号3 850 4 236段为第四系全新统洪冲积层 Q4 pal 含细粒土砂 黄色 干 稍湿 稍密 其中砾石含量占25 30 砾径一般0 5 cm 最大1 cm 砂含量占60 65 内蒙古锡盟镶黄旗新宝拉格镇防洪工程初步设计 16 砂主要成分为石英 长石 局部夹有少量粘性土 该层厚度为3 8 m 桩号4 236至 4 726段为含细粒土砾 灰白色 黄色 黄白色 稍密 干 稍湿 砾石含量占60 70 砾径一般0 5 cm 最大1 cm 颗粒较均匀砂含量占20 30 砂主要成分为石英 长 石 局部夹有少量粘性土 砂砾石层中夹有0 20 0 30 m白色中砂一层 底部砾石颗粒 不均匀 最大砾径为10 12 cm 磨圆较好 左岸堤防段岩性与右岸相同 左右岸岸坡及坝基各土层物理性质指标见表 3 2 1 3 2 3 3 2 1 3 岩土物理力学性质 标准值 本次勘察工作开展期间正值冬季 部分现场试验测定地层的物理力学指标的工作无 法完成 因此部分岩土物理力学指标选取经验值进行评价 根据室内土工试验资料 第四系全新统洪冲积层 Q4pal 含细粒土砾的物理力学指标 经验值 为 天然含 水量 w 17 0 天然密度 1 99 g cm3 干密度 d 1 69 g cm3 比重 Gs 2 66 孔隙比 e 0 570 孔隙率 n 36 30 渗透系数 K 7 48 10 3 cm s 第四系全新统洪冲积层 Q4pal 含细粒土砂的物理力学指标 经验值 为 天然含 水量 w 19 0 天然密度 1 97 g cm3 干密度 d 1 65 g cm3 比重 Gs 2 64 孔隙比 e 0 600 孔隙率 n 37 48 渗透系数 K 4 10 10 3 cm s 抗剪强度 直接快剪试验 粘聚力 c 0kPa 内摩擦角 32 36 3 2 1 4 岸坡稳定性评价 1 左右岸岸坡岩性主要为人工填筑土 含细粒土砾及含细粒土砂 其粘粒含均 小于 水利水电工程天然建筑材料勘察规程 SL251 2002 中质量指标所要求的 10 30 之 间 2 含细粒土砂及含细粒土砾渗透系数为 4 10 10 3 cm s 7 48 10 3 cm s 呈中等 透水性 不符合 水利水电工程天然建筑材料勘察规程 SL251 2002 中质量指标要求 3 据本次勘察岸坡坡角分别为 60 80 及近直立 依据 中小型水利水电工程地 质手册 一般经验允许边坡值为 18 26 故岸坡边坡是不稳定的 综上所述 河道左右岸岸坡不满足质量指标要求 边坡不稳定 据本次勘察 岸坡 岩性为含细粒土砂 含细粒土砾及人工回填含生活垃圾的填筑土 抗冲刷能力差 需建 设护岸工程 Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院 17 3 3 堤基工程地质条件 3 3 1 地貌 地层岩性 根据本次钻探资料 左右岸堤防堤基地层主要为第四系全新统洪冲积地层 Q4pal 及第三系上新统地层 N2 现对左右两岸堤基地层岩性分述如下 3 2 1 1 桩号0 000 1 758段坝基地层岩性 据钻探资料 两岸坝基地层均为两层 岩性叙述如下 右岸堤防段岩性 堤防桩号0 000 1 758段 上部为第四系全新统洪冲积层 Q4pal 含细粒土砾 黄色 干 稍湿 稍密 砾石含量占40 60 砾径一般2 3 cm 砾为角砾 砂含量占30 50 砂主要成分为石英 长石 局部夹有少量粘性土 该层厚度为2 3 6 m 下部为第三系上新统 N2 粉质粘土 棕红色 硬塑 稍湿 湿 局部有灰色钙质胶结 该层厚度较大 区测成果揭露该层最大厚度165 53 m 本次勘察 钻孔未揭露该层 左岸堤防段岩性与右岸相同 3 3 1 2 桩号3 824 4 477段坝基地层岩性 右岸堤防段岩性 堤防桩号3 824 4 477段 第四系全新统洪冲积层 Q4pal 含细 粒土砂 黄色 干 稍湿 稍密 其中砾石含量占25 30 砾径一般0 5 cm 最大1 cm 砂含量占60 65 砂主要成分为石英 长石 局部夹有少量粘性土 该层厚度 为3 8 m 桩号4 236 4 726段为含细粒土砾 灰白色 黄色 黄白色 稍密 干 稍 湿 砾石含量占 60 70 砾径一般0 5 cm 最大1 cm 颗粒较均匀砂含量占 20 30 砂主要成分为石英 长石 局部夹有少量粘性土 砂砾石层中夹有 0 20 0 30 m白色中砂一层 底部砾石颗粒不均匀 最大砾径为10 12 cm 磨圆较好 下部岩性为上第三系 N 粉质粘土 棕红色 硬塑 稍湿 湿 局部有灰色钙质胶结 该层厚度较大 区测成果揭露该层最大厚度165 53 m 本次勘察钻孔未揭露该层 左岸 堤防段岩性与右岸相同 3 3 2 坝基地质结构分类 在最大钻探深度 15 m 内 左右岸坝基地层上部为第四系全新统洪冲积地层 Q4pal 下部为第三系上新统地层 N2 现根据 堤防工程地质勘察规程 SL188 内蒙古锡盟镶黄旗新宝拉格镇防洪工程初步设计 18 2005 附录 C 表 C 0 2 对左右岸堤防堤基土层地质结构进行分类 附录 C 表 C 0 2 堤基地质结构分类表 类地质结构特征亚类 粘性土单一结构 1 单一结构 堤基由一类土体或岩体组成 粗粒土单一结构 2 上厚粘性土下粗粒土 1 上薄粘性土下粗粒土 2双层结构 堤基由两个类土 岩 组成 上粗粒土下粘性土 3 堤基表层为粗粒土 1 堤基表层为薄粘性土 2多层结构 堤基由两类或两类以上的土 岩 组成 呈互 层或夹层 透镜状等的复杂结构 堤基表层为厚粘性土 3 右岸坝基地层分类 桩号 0 000 1 758 段堤基属双层结构 3 上粗粒土下粘性 土亚类 3 824 4 777 段堤基属双层结构 3 上粗粒土下粘性土亚类 左岸坝基地层分类 桩号 0 000 1 758 段堤基属双层结构 3 上粗粒土下粘性 土亚类 3 824 4 777 段堤基属双层结构 3 上粗粒土下粘性土亚类 3 3 3 岩土物理力学性质 根据室内土工试验资料 第四系全新统洪冲积层 Q4pal 含细粒土砾的物理力学指标 标准值 为 天然含 水量 w 17 0 天然密度 1 99 g cm3 干密度 d 1 69 g cm3 比重 Gs 2 66 孔隙比 e 0 570 孔隙率 n 36 30 渗透系数 K 7 48 10 3 cm s 第四系全新统洪冲积层 Q4pal 含细粒土砂的物理力学指标 标准值 为 天然含 水量 w 19 0 天然密度 1 97 g cm3 干密度 d 1 65 g cm3 比重 Gs 2 64 孔隙比 e 0 600 孔隙率 n 37 48 渗透系数 K 4 1 10 3 cm s 抗剪强度 直接快剪试验 粘聚力 c 0kPa 内摩擦角 32 36 第三系上新统地层 N2 粉质粘土的物理力学指标 标准值 为 天然含水量 w 22 56 天然密度 2 07 g cm3 干密度 d 1 69 g cm3 比重 Gs 2 71 饱和度 Sr 98 56 塑限指数 Ip 20 95 渗透系数 K 7 65 10 6 cm s 抗剪强度 直接快剪试验 粘聚力 c 44 47 kPa 内摩擦角 14 38 压缩系数 av0 1 0 2 0 25 MPa 1 压缩模量 Es0 1 0 2 6 64 MPa 1 3 3 4 坝基稳定性评价 Error Error NoNo texttext ofof specifiedspecified stylestyle inin document document 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院 19 3 3 4 1 地基承载力评价 根据野外标准贯入击数及圆锥重型动力触探击数 经查 工程地质手册 第四版 附表4 5 70和附表3 2 21得承载力 第四系全新统洪冲积 Q4pal 砂类土层承载力特征值为180 kPa 建议值为180 kPa 砾类土层承载力特征值为320kPa 建议值为280 kPa 第三系上新统地层 N2 粘性土层承载力特征值为260kPa 建议值为240 kPa 3 3 4 2 地震液化评价 左右岸堤防堤基地层岩性上部为第四系全新统洪冲积 Q4pal 含细粒土砂及含细粒 土砾 下部为第三系上新统地层 N2 粉质粘土 根据 水利水电工程地质勘察规范 GB50487 2008附录P及 工程地质手册 第四册 进行堤基土层液化判别 丰水期时 坝基第四系全新统洪冲积 Q4pal 含细粒土砂可视为饱和砂性土 且本 区属地震动峰值加速度小于0 05 g 地震烈度小于 度区 因此 无需进行砂土液化判 别和相关地基处理 该层可视为不液化土层 3 3 4 3 堤基渗漏评价 根据本次最大钻探在 15 00 m 深度内 左右岸坝基地层岩性上部第四系全新统洪冲 积 Q4pal 含细粒土砂及含细粒土砾 下部为第三系上新统地层 N2 粉质粘土 含细粒土砂的渗透系数为 K 4 1 10 3 cm s 含细粒土砾的渗透系数为 K 7 48 10 3 cm s 均呈中等透水性 该层在左右堤防段均分布稳定连续 因此左右岸堤防段普遍存 在渗漏问题 3 3 4 4 渗透稳定性评价 堤基土的渗透变形判别 依据 堤防工程地质勘察规程 SL188 2005 附录 D