防洪治理工程初步结构设计.doc

防洪治理工程初步结构设计1 综合说明1.1 概述xx位于xx，地理座标为东经1124811340，北纬40414113，旗境东接兴和县，南邻丰镇市，西靠卓资县，北与察哈尔右翼后旗相连接；中部是乌兰察布市政府所在地集宁区。旗政府所在地土贵乌拉镇东距北京380公里，南到山西大同103公里，西到呼和浩特170公里，北上330公里直达二连浩特，是东部发达地区进行经济辐射和产业转移的必经之路。察右前旗土地总面积2433.4平方公里，其中耕地面积76万亩，林草地面积140万亩。全旗东西最长71.5公里，南北最长59.5公里，平均海拔1600米。全旗四周为低山、丘陵、台地，中部为幅员辽阔的冲积平原黄旗海盆地（面积290平方公里）。整个地形呈四周高、中间低的盆地状，碧波荡漾的黄旗海镶嵌其间。察右前旗辖5个镇、3个乡，全旗总人口23.4万人，其中农村人口16万人，蒙古族占2%。旗政府所在地土贵乌拉镇城镇面积9平方公里，镇内人口3.2万人。察右前旗属于中温带半干旱气候区，属干旱、半干旱大陆性季风气候，由于受西风环流，低纬度环流系统，西太平洋副热带高压，蒙古冷高压等影响，造成本地区寒暑变化剧烈，春季干旱多风，夏季炎热短暂，秋季早晚温差大，冬季寒冷而漫长的气候特点。本次设计的呼和乌素河位于察右前旗的西南部，属土贵镇管辖，属内陆河水系黄旗海流域的一条支流，其亦称黑河、土贵乌拉河，发源于丰镇市麻迷图乡杨仲元沟北山顶，向南倾，即东经11255，北纬4045。由发源地向西南拐有3公里长到小湾后，转向东北经养鸡场海子至楼子庙北注入黄旗海。流域面积211km2,河道长度为41.3km。海拔介于18121269m之间。河床均宽为63m,年径流深34mm,河道平均比降为0.0049，年侵蚀模数为10003000T/ km2。该河发源于丰镇市麻迷图乡杨仲元沟北山顶，河道上游段，坡度较陡，在中游段快进入呼和乌素乡之后，河床迅速变缓，走势不太明显，在208国道以西段形成下湿滩地。河道在京包铁路线附近，河床变得更缓。208国道与京包铁路将呼和乌素流域沿南北方向切为2个部分，上游洪水均需要通过208国道大桥与京包铁路桥洞流至下游。这样夏季洪水凶猛，对两岸农田和村庄造成危胁，经常冲毁农田和农民房屋，而且对土贵镇的城镇防洪造成巨大的压力。因此，修建防洪堤很有必要，意义十分重大。本次设计按照上级水利部门的精神，依据批准的河流治理规划委托乌兰察布市惠通水业勘测设计有限责任公司编制了 内蒙古察右前旗呼和乌素河防洪治理工程初步设计报告。工程位于察右前旗土贵乌拉镇的东南部，横穿土贵镇而过，地理坐标为东经11312381131310，北纬404540404746。工程经过勘察设计部门现场测量并与当地水利部门的建设人员共同制定了建设方案。本次工程任务主要是治理河段6.015公里，修建防洪堤总长度为12.03 公里，护脚9处，交叉工程过水路面2处。保护农田0.45万亩，人口6.0万人。1.2 防洪工程概况及主要问题工程任务主要是城镇防洪。本工程承担着土贵乌拉镇现状6.0万人、城区面积20平方公里的防洪任务。保护着土贵乌拉镇两岸居民、政府机关、工矿企事业单位、交通、电力、通信、文化教育、旅游、下游村庄、农田等设施的安全。呼和乌素河一直没有系统地治理过，尤其是近二、三十年中，随着城镇化的快速发展，城镇居民沿河两侧盖起了大量的房屋，居民的生活垃圾也开始向河床中倾倒，严重地影响了河流的行洪能力。由于该河沟坡度十分陡峻，流程短、流量急、洪水暴涨暴落，这样就造成一发大水，就有许多民房被淹的现象。从90年代至今连续发生了5次洪水灾害，使沿岸近万亩农田被冲毁，先后有近百间房屋倒塌，20多人伤亡，直接经济损失高达3.5亿元。尤其在2002年6月28日，短短20分钟，降水量高达86mm，洪水无法排泄，向北沿路满溢，致使民政、残联等多个单位受淹，档案、文书等全泡在水中，有200人被困，武装部、公安等及时出动100余人抗洪抢险，仅这一次洪水，直接经济损失达1.2亿元。由于当地政府没有足够的资金投入，河道两岸居民、厂矿企业也经常遭受洪水危害，上游的呼和乌素行政村的大庙、大村、小庙村5000多亩耕地时常被洪水淹没，农民没有了收成，如不抓紧治理，遇有大洪水损失更加严重。（一）防洪基础设施薄弱,河道萎缩严重近年来，一些水利工程设施年久失修，毁坏严重，有限的水资源得不到很好的利用。尤其是一些河道，多年都未进行过整治，防洪基础设施差，标准低，有的甚至处于不设防状态，加之不合理的采砂、挖河设障、向河道倾倒垃圾等侵占河道的现象日渐增多，致使河道萎缩严重，行洪能力逐步降低。沿河的城镇、村庄、农田每逢遇到洪水就可能发生洪涝灾害，严重的影响沿岸人民群众的财产安全。对生命构成了严重的威胁。（二）河流规划和前期工作滞后很多中小河流缺乏系统的规划工作,治理项目的前期工作薄弱,基本情况不明,治理目标和任务不明确,同时随着经济发展和人口增加,河流沿岸的城镇规模日益扩大,社会财富日益聚集,重要粮食生产基地的生产能力将进一步提高，都对防洪保安提出越来越高的要求，已有前期工作不能满足河流治理和管理的需要，难以有效指导近期河流的治理和保护。（三）投入严重不足，问题日益突出长期以来，中小河流治理缺乏投资机制和渠道，治理资金严重不足，特别是中西部地区。近年来，有关“两工”政策取消，群众投劳农田水利投入机制和组织方式发生很大变化，对中小河流的治理（河道清淤和堤防加固等）日趋减少。使中小河流面临的问题日益突出。总之，加强中小河流治理是非常必要和紧迫的。1.3 工程任务和规模本次工程任务主要是在6.015km长的河道上修建防洪堤，交叉工程过水路面2处，护脚9处。担负着土贵乌拉镇6.0万人、城区面积20平方公里的防洪任务。防洪堤设计洪水标准为二十年一遇。本次设计防洪堤总长为12.03km。1.4 工程布置及主要建筑物该防洪工程总体布置是从土贵镇西南处京包铁路跨呼和乌素河大桥处向下游修建双侧防洪堤，至土贵乌拉镇东北处察右前旗到丰镇市的旧公路桥止。设计洪水标准为二十年一遇，设计洪峰流量27.04m3/s ，堤高 2.1 m，在要害地段布置铅丝笼护脚9处，在道路处布置交叉工程过水路面2处，部分城区排洪管道4处。1.5 工程管理工程管理的主要任务是对工程的正常运行实施管理，并进行养护、维修，以确保工程安全，延长工程使用年限，充分发挥工程效益；同时开展综合经营，不断提高管理水平。要建立健全管护责任制，全面负责防洪工程设施的管理。严防任何单位和个人侵占河道建房，破坏防洪设施，及时发现隐患及时修整。落实好汛期各项准备工作，及时向上级领导报告雨情、水情、险情、灾情的最新情况，为决策系统提供必要的数据，使指挥系统制定切实可行的防洪方案。1.6 投资概算工程总投资1173.71万元，其中建筑工程投资922.52万元，机电设备费8.30万元，独立费用152.15万元。1.7 经济评价通过国民经济评价分析，该项目建成后，经济效益显著，各项指标均符合规范要求，呼和乌素河防洪工程的经济内部收益率为36.3大于国民经济内部基准收益率7，经济净现值为3823.41万元大于零，经济效益费用比3.67大于l。故呼和乌素河防洪工程在经济上是合理的。 1.8 环境影响评价工程的建设，对自然环境及社会环境都将产生积极的影响。工程实施后，影响生态环境，改变自然景观的面貌，为保护人民生命财富，促进社会的进步和发展起到积极作用，将来在堤侧植树造林，两侧田园、道路、林网葱绿，形成一个较为理想的农业生态环境。综上所述，本工程的实施，对当地环境的有利影响远远大于不利影响。不利影响主要发生在施工作业期内，且通过环境保护措施均可得到消除与控制。1.9 编制依据1、当地规划成果(1)察右前旗水利规划报告(2)察右前旗中小河流治理规划报告(3)察右前旗中小河流近期重点治理建设规划报告2、法律法规(1)中华人民共和国水法;(2)中华人民共和国防洪法;(3)中华人民共和国防汛条例;(4)中华人民共和国河道管理条例3、规程、规范(1)防洪标准GB50201-94；(2)堤防工程设计规范GB50286-98； (3)堤防工程技术规范SL51-93；(4)水利水电工程初步设计报告编制规程DL5021-93；(5)水利水电工程水文计算规范SL278-2002；(6)水利水电工程设计洪水计算规范SL442006；(7)城市防洪工程设计规范CJJ50-92 (8)建筑抗震设计规范 (8)工程地质手册附件：察右前旗呼和勿素河防洪治理工程地勘报告附图：1、察右前旗呼和勿素河防洪治理工程位置图2、察右前旗呼和勿素河防洪治理工程布置图3、察右前旗呼和勿素河防洪治理工程初步设计图件492 水文2.1 工程流域水系概况呼和乌素河位于察右前旗的西南部，属土贵镇管辖，属内陆河水系黄旗海流域的一条支流，其亦称黑河、土贵乌拉河，发源于丰镇市麻迷图乡杨仲元沟北山顶，向南倾，即东经11255，北纬4045。由发源地向西南拐有3公里长到小湾后，转向东北经养鸡场海子至楼子庙北注入黄旗海。流域面积211km2,河道长度为41.3km。海拔介于18121269m之间。河床均宽为63m,年径流深34.8mm,河道平均比降为0.0049，年侵蚀模数为10003000T/ km2。2.2 气象要素特征项目区所在地区属于中温带半干旱气候区，由于受西风环流，低纬度环流系统，西太平洋副热带高压，蒙古冷高压等影响，造成本地区寒暑变化剧烈，春季干旱多风，夏季炎热短暂，秋季早晚温差大，冬季寒冷而漫长的气候特点。根据集宁气象站气象资料统计，多年平均气温4.5，多年平均降水量为350mm，降水量年际变化较大，最大相差2.7倍，年内降水量分配不均，汛期（69月）份占全年降水量的80%，多年平均蒸发量为2050mm（20cm口径蒸发皿）。多年最大风速23.4m/s，汛期（69月）多年平均最大风速为18.0m/s。历年最大冻土深为191cm。2.3 径流察右前旗河流径流年内分配很不均匀，主要集中于汛期。察右前旗无径流水文站，临近有霸王河集宁水文站，这个水文站属黄旗海流域。集宁水文站所控制的面积与呼和乌素河的自然、水文条件基本相似。有系列径流观测资料，因此参照集宁水文站多年径流资料统计69月份径流量占年径流量的56.2%,尤其主汛期78月的径流量占年径流量的45%。年际间变化也较大，最大年径流量是最小年流量的几十倍。根据察右前旗中小河流近期治理建设规划报告经本次实际勘测呼和乌素河总流域面积为211 km，防洪堤(工程渠首以上)所属流域面积为158.4km。呼和乌素河与霸王河都是黄旗海水系中的内陆河，其地形、气象、下垫面因素等基本条件相似，因此采用集宁水文站的洪水资料推算呼和乌素河的设计洪水较为合适，根据水利水电工程设计洪水计算规范(SL44-2006)，集宁站按连续系列进行频率计算，频率曲线线型采用P型曲线，由矩阵法初估特征参数，通过图解适线，参数优选及地区综合分析后调整参数，最终得出集宁站的设计洪水成果。鉴于近年来乌兰察布市政府准备在霸王河集宁水文站的下游修建霸王河水库一座，2007年内蒙古水利水电勘测设计院对霸王河的径流和洪水已有详细的分析和计算，因此本次防洪治理设计采用内蒙古乌兰察布市霸王河水库可行性研究报告（SC2007-103-(S)-63/1）中的洪水计算成果来进行本次呼和乌素河防洪治理工程的洪水计算，其计算如下：1、多年平均径流量W的计算采用公式：W=1000YF计式中：Y多年平均地表径流深，该沟为34.8mm； F流域面积F=158.4km2；故：W=100034.8158.4=551104m3。2、设计年径流量的计算采用公式：WP=KPW计算CV=0.6，CS=2.5Cv，当P=50%时，KP=0.86故：WP=0.86551=474万m3由于受气候干燥、少雨的影响，河道季节性的洪水通道，平时河中无水，只有汛期降暴雨时才产生地表径流。年径流量大部分集中在七、八、九、三个月，其中以八月份较多，约占年径流量的30.5%，7-9月径流量约占年径流量的52.4%左右。2.4 设计洪水2.4.1 暴雨洪水特性影响中小河流洪水的主要因素是暴雨，本地区暴雨同西太平洋副热带高压的活动有密切关系，每年6月下旬至9月上旬是暴雨最为活跃的季节水汽沿太平洋高压西北前沿输送至此，与西风带中的冷涡气旋配合，冷暖气流交汇提供了本地区暴雨形成的有利条件。本区属于大陆性半干旱季风气候，降水量年内分配不均匀，汛期6-9月份占全年的60%。年降水量虽不大，但局部暴雨却比较频繁，多为局部雷阵雨。本地区暴雨特性是突发性强，一次性暴雨笼罩面积小、强度大。2.4.2 设计洪水计算呼和乌素河与霸王河都是黄旗海水系中的内陆河，其地形、气象、下垫面因素等基本条件相似，因此采用集宁水文站的洪水资料推算呼和乌素河的设计洪水较为合适。鉴于近年来乌兰察布市政府准备在霸王河集宁水文站的下游修建霸王河水库一座，2007年内蒙古水利水电勘测设计院对霸王河的径流和洪水已有详细的分析和计算，因此本次防洪治理设计采用内蒙古乌兰察布市霸王河水库可行性研究报告（SC2007-103-(S)-63/1）中的洪水计算成果来进行本次呼和乌素河防洪治理工程的洪水计算。根据水利水电工程设计洪水计算规范(SL44-2006)，集宁站洪峰洪量特征值参数采用19542006年实测系列（历年最大值）并加入1929年历史洪水，不连续系列进行频率计算，频率曲线线型采用P型曲线，由矩阵法初估特征参数，通过图解适线，参数优选及地区综合分析后调整参数，最终得出集宁站的设计洪水成果。集宁站设计洪水成果见图21、图22及表2-1：表21 集宁站设计洪水成果系列年限项目单位特征值设计值均值CvCs/CvP=0.33%P=2%P=5%P=20%1954-2006Qmm3/s1351.662.51540871561180W24万m3200.01.22.51523956.4680.8300.8呼和乌素河设计洪峰、洪量以霸王河集宁站为参证站，采用水文比拟法按两站积水面积比指数关系求的，成果见表22，计算公式如下：Qm,设=（）n1Qm,参W24,设=（）n2W24，参式中：Qm,设和Qm,参分别为呼和乌素河和集宁站某种频率的设计洪峰流量（m3/s）; W24,设和W24，参分别为呼和乌素河和集宁站某种频率的最大24小时设计洪量（万m3）。F设为呼和乌素河积水面积，F设=158.4 km2；F参为集宁站积水面积，F设=701 km2； n1为洪峰流量与积水面积关系指数，取n1=0.55n2为洪水流量与积水面积关系指数，取n2=0.79表22 呼和乌素河设计洪水成果表河流名称项目单位特征值设计值均值CvCs/CvP=0.33%P=2%P=5%P=20%呼和乌素河Qmm3/s59.61.662.567938424779.8W24万m361.81.22.5472.1296.5211.093.252.4.3 设计洪水成果的合理性分析在呼和乌素河流域中段208国道与京包铁路将其沿南北方向分为2个部分，上游洪水均需分别通过二者的跨河大桥才能下行至下游。208国道大桥重新修建于90年代初期，路基高于地面2.5m左右，4孔桥钢筋混凝土大桥，桥长64m，桥洞现状平均高1.4m；距208国道下游3.86km处的京包铁路重新修建于上世纪50年代初期，路基高于地面4m左右，在跨越呼和乌素河时修建有底宽3.0m，高3.0m的2孔拱形混凝土桥涵。2大桥现状情况见如下照片：208国道呼和乌素河大桥现状京包铁路呼和乌素河大桥现状208国道以西的沼泽滩地现场调查呼和乌素乡的村民及土贵镇的部分沿河居民，据他们讲，京包铁路线建成至今的50余年里，呼和乌素河的洪水在流经京包铁路跨河桥涵时，行洪顺畅，从来没有出现过满孔滞洪、甚至半孔泄洪的情况。这主要是因为京包铁路以西及208国道以西的大片土地现在仍然为沼泽荒地，当上游洪水来临时，这里的低洼地带会起到滞洪、缓峰的作用，上游来水大部分积蓄在这些区域，所以在至今50余年中，京包铁路的这2孔桥涵满足了呼和乌素河的行洪需求。在这也是为什么近几十年来土贵镇的大批居民沿呼和乌素河修建住房，挤占行洪河道的重要原因之一。在1:5万的地形图上，我们可以清楚地看到有大片的区域低于铁路桥的河底高程，故该区域能起到明显的滞洪作用。经量测其面积约有3.5km2,可以积蓄洪水160万m3左右，此时平均水深为0.45m而呼和乌素河铁路大桥孔前水深0.91米。以上集水面积二十年一遇的洪量为211万m3，这样约有50万m3的洪水下泄。京包铁路桥上游地形图如下：京包线跨河的2孔桥涵的桥孔过流能力采用水利计算手册（中国水利水电出版社，2006第二版）渠道中桥孔流态一般为淹没寛顶堰流。通过桥孔的流量计算公式为：Q=式中：桥孔过水总面积；B桥孔底的总净宽；流量系数，与桥孔进出口渐变段的形式有关的流量系数1和与桥墩墩头（墩尾）的形状有关的流量系数2有关，1=0.90，2=0.91，=12=0.82桥孔总过流面积，16.065m2;z0上游壅水高水头，z0=z+z水面雍高值，这里取0.1m；上游渠道行进流速水头；京包铁路桥涵前是一片平坦开阔的滩地。南北最宽处约3.4km，最窄处约600m，比降0.23%，将此区域概化为宽600m，糙率取n=0.03，边坡系数m=1的河道。当取频率为5%的洪峰流量Q=247m3/s时，计算水深h=0.45m，流速v=0.935m/s。洪水流经该地段时形成漫流，水流平缓，在桥前形成的壅水很小，水面雍高值z，这里取0.1m；则：z0=z+=0.1+0.04=0.14经计算该铁路桥涵最大行洪能力为21.82m3/s。表23 呼和乌素河京包铁路桥过水能力计算表公路桥名称桩号总净宽（m）孔数(孔)过水面积（m2）河底高程（m）水面高程(m)过流能力 (m3/s)平孔出流0+0006216.0651287.291290.2921.82二十年一遇0+000622.701287.291287.884.48该桥修建于1955年，已运行55年，故本次设计采用铁路桥平孔出流的洪峰流量21.82m3/s，设计偏于安全。另外土贵镇的城市污水均在镇东南方向排入呼和乌素河中，现场勘测流量0.6m3/s。还有铁路桥以北至土贵乌拉镇中的铁路路基上还设有2个东西方向的小型通水涵洞，路基以西的少部分雨水通过这2个小涵洞排入呼和乌素河，2个涵洞的过水面积约为1m2左右。在1比5万地形图上量算，在小涵洞以西积水区域和土贵乌拉镇部分城区的积水区域上，其产生的二十年一遇最大洪峰流量为：4.62m3/s。总之，铁路桥涵在土贵镇的上游，因此把铁路桥的最大泄洪流量作为设计值是现实的，因为铁路桥涵已经限制了下游河道通水流量，下游河道扩宽整修已没有意义，而加宽铁路桥更是不可能的。因此根据以上分析，本次呼和乌素河河道整治将采用京包线2孔桥涵最大泄洪量加上土贵镇城市污水排放的总量之和以及土贵镇部分城区积水做为本次设计洪水的洪峰流量值，即27.04m3/s。2.4.4 泥沙由内蒙古水文手册水蚀模数分区图上查得各河流的多年平均水蚀模数M0，由公式W=M0F/1.4计算处各河流每年的来沙量。多年平均输沙量参照集宁水文站的多年平均水蚀模数1000t/km2 a。呼和乌素河防洪堤渠首以上流域面积为158.4km2，计算得年输沙量113143/a。3 工程地质3.1 地质概况3.1.1 地形地貌工作区内地貌形态较为单一，共包括两种类型，即：构造剥蚀低山丘陵地貌和冲洪积堆积地貌，分别叙述如下：（1）构造剥蚀低山丘陵地貌：主要分布于土贵镇北部，脊线连续、平缓，丘顶浑圆，地面坡度较缓，一般小于20。组成岩性为新生界第三系渐新统砂砾岩、中新统玄武岩和上新统红色粘土砂砾岩，地表普遍分布残坡积砂壤土夹碎石。（2）冲洪积堆积地貌：主要分布在黄旗海周围，以410的坡度倾向下游，组成地层为第四系全新统冲洪积砂、沙砾石及粘性土透镜体。3.1.2 地质构造本区在区域构造上位于华北地台北缘台区一侧，属内蒙地轴地质构造单元，从构造行迹来看，属纬向构造带，并复合三个构造体系，分别为华夏构造体系、东西向构造体系。新华夏构造体系。根据区域地质资料，本区未发现大的构造运动，地史上相对稳定。本区新构造运动以地壳的上升为主。根据中国地震动峰值加速度区划图（GB18306-2001），察右前旗土贵乌拉镇地震动峰值加速度为0.10g，地震基本烈度为度。建筑物地震设防烈度为7度区，所属设计地震分组为第一组，设计特征周期为0.35s。根据以往区域地质调查以及勘察资料分析结果表明，区域处于在相对稳定地段，无不良地质作用发育，属抗震有利地段，无饱和砂土地震液化存在。根据近几年地质勘探工作经验及有关资料分析，主要建筑物持力层地质分布情况为第四系全新统地层。地基承载力特征值（参考建议值）：粉土、粉质粘土、粘土、沙砾土、砂土fak=140200kpa，强风化玄武岩fak=500kpa，中等风化玄武岩fak=1000kpa。3.1.3 地层岩性本区为典型的丘陵地貌类型，经长期的风化、剥蚀，绝大部分的山地被夷平成为准平原，只有个别地段形成了较坚硬的残丘。地层岩性特征为：剥蚀堆积：分布在地势较高的残丘地段，上部为基岩分化形成的粘性土、沙类土，下部为花岗片麻岩；流水堆积：分布在地势较低洼的准平原地段，为厚度较大的冲洪积所形成的粗粒土、细粒土。3.1.4 水文地质条件该区水系不发育，多为季节性河流，洪水一般出现在7、8月份，洪水过程多为单峰型。区内最大的湖泊为黄旗海。通过钻探揭露，场区地下水含水层为孔隙潜水含水层，主要含水层为层砾粗砂与层强风化花岗片麻岩，其次为淤泥质粉质粘土层中的夹砂层。含水量丰富，透水性强，渗透系数3090m/d，为强透水层。场区含水层主要接收大气降水、地下径流及城镇居民、企业废水下渗补给，以蒸发、地下径流城镇工农业、居民饮用水打井取水的方式排泄。本次勘察在勘探孔中测得地下水稳定水位埋深在2.107.30m之间。本区地下水类型包括两种：基岩裂隙孔隙水和第四系松散层孔隙水，基岩裂隙孔隙水主要分布于低山丘陵区的玄武岩和砂砾岩中，次层水分布极不均匀，其补给来源为大气降水和部分第四系松散层孔隙水的渗流补给，排泄形式为侧向排向第四系松散层或以地下潜流的形式排向下游。第四系松散层孔隙水，主要分布在山间盆地和河谷一带，含水层岩性为砂、沙砾石层，一般厚度不大，其补给来源为大气降水和侧向补给，排泄形式为沿河道以潜流形式排向下游或补给下部砂砾岩裂隙孔隙水，在地下水位较浅的地方产生一部分蒸发。山前倾斜平原第四系上更新统孔隙潜水，平地泉含水层普遍分布，含水层由冲洪积含卵砂砾石、砾石、砺中粗砂组成；沟谷洼地潜水以及地下水径流补给湖盆洼地潜水，由盆地边缘至盆地中心含水层厚度逐渐增大，汇水条件好。水量可随之增大，为富水地段，含水层由两个单层组成，总厚度在10m左右，水位埋深有山边缘向盆地中心逐渐减小，水质为HCO3-Mg-Ca型，矿化度小于1-6g/L。潜水埋深3-5m，承压水埋深在30-50m之间。潜水、承压水对建筑物材料均无腐蚀性。3.2 工程地质条件3.2.1 地层结构及物理力学性质从钻孔揭露的地层，勘察场地地基土在勘察深度范围内为第四系松散层和花岗岩片麻岩层，按成因、年代可分为6层，工程地质勘察报告统一编号。根据地基土直接持力层粒组、力学性质，勘察堤线可归纳为二个工程地址段，即：段(桩号：0+0000+300,2+4006+015)，段（桩号为0+3002+400）。段：本段工程地质特征为地基土层上部细粒土厚度较大，土层工程性质较差。地层自上而下分述如下：1、杂填土灰色，松散，稍湿，由建筑垃圾、生活垃圾以及工业废料组成。该层主要分布在桩号3+1504+150、5+6006+015段内。厚度较大，揭露厚度为0.602.50m。2、低液限粉土（ML）浅灰色灰黄色褐黄色，稍湿，稍密，土质不甚均匀，局部沙粒含量较高，夹细砂，粘土薄层，层厚0.100.30m，具摇振反应。上部为厚度0.300.40m的耕表土。该层分布普遍，层顶埋深02.50m，揭露层厚0.62.50m。在该层标准贯入试验实测锤击数68击，锤击平均值6.4击，其主要物理性质详见地质勘察报告。推荐允许承载力R=140kpa。3、低液限粘土（CLO）灰色深灰色，软塑，土质不均匀，夹细砂、中粗砂薄层，层厚0.100.40m，局部腐殖质、有机质含量高，微具腐臭味。土芯切面稍光滑。该层分布普遍，层顶埋深0.602.50m，最小厚度0.50m，在治理河段的首端出现，4、级配不良砾粗砂（SP）灰色灰黄色，稍密中密，湿饱和，以中粗砂为主，其次为细砂，含花岗岩砾石，粒径多在210mm，磨圆度较好，最大直径5cm，含量1020%，夹粘土、粉土、细砂薄层，层厚0.100.40m，级配较好。该层分布在3+8006+015段。层顶埋深2.004.50m，揭露厚度0.603.30m。该层标准贯入试验实测锤击数13.016.0击，锤击平均值14.6击，其主要物理性质详见地质勘察报告。推荐允许承载力R=220kpa。5、低液限粘土（CL）灰黄色灰绿色，可塑，土质较均匀，局部夹细砂、粉土薄层，层厚0.200.40m，土芯切面稍光滑，韧性较好。该层分布在2+4006+015段，层顶埋深3.506.50m，厚度较大，最大揭露厚度6.00m，本次勘测未揭穿。该层标准贯入试验实测锤击数8.010.0击，锤击平均值8.67击，其主要物理性质详见地质勘察报告。推荐允许承载力R=220kpa。段：本段工程地质特征为地基土层上部细粒土厚度较小或缺失，土层工程性质较好。地层自上而下分述如下：1、杂填土灰色，松散，稍湿，由建筑垃圾以及生活垃圾组成，为新近回填土。在治理河段的左岸有分布。2、低液限粉土（ML）浅灰色灰黄色褐黄色，稍湿，稍密，土质不甚均匀，局部沙粒含量较高，夹细砂，粘土薄层，层厚0.100.30m，具摇振反应。上部为厚度0.300.40m的耕表土。该层主要分布在0+3002+400段，厚度较小，揭露层厚0.701.80m。该层标准贯入试验实测锤击数6.08.0击，锤击平均值6.4击，其主要物理性质详见地质勘察报告。推荐允许承载力R=140kpa。3、不良砾粗砂（SP）灰色灰黄色，稍密中密，湿饱和，以中粗砂为主，其次为细砂，含花岗岩砾石，粒径多在210mm，磨圆度较好，最大直径5cm，含量1020%，夹粘土、粉土、细砂薄层，层厚0.100.40m，级配较好。该层局部缺失。层顶埋深01.80m，揭露厚度0.805.20m。该层标准贯入试验实测锤击数13.016.0击，锤击平均值14.6击，其主要物理性质详见地质勘察报告。推荐允许承载力R=220kpa。4、低液限粘土（CL）灰黄色灰绿色，可塑，土质较均匀，局部夹细砂、粉土薄层，层厚0.200.40m，土芯切面稍光滑，韧性较好。该层分布在较广，层顶埋深05.20m，厚度较大，最大揭露厚度6.00m，本次勘测未揭穿。该层标准贯入试验实测锤击数8.010.0击，锤击平均值8.67击，其主要物理性质详见地质勘察报告。推荐允许承载力R=180kpa。5、强风化花岗片麻岩（Gn）浅灰色灰黄色，块状结构，片麻状构造，岩层裂隙发育，岩心多呈碎块状，少柱状，采取率70-80%。钻进较易。推荐允许承载力R=500kpa。3.2.2 水文地质条件勘察期间，在勘探孔中测得地下水稳定水位埋深在2.107.30m之间。地下水类型为第四系松散孔隙水。根据勘察资料，场区含水层与隔水层叙述如下：1、含水层:本区含水层为层级配不良砾粗砂，分布在整个治理河段内。揭露厚度0.805.20m。渗透系数K=5.510-2cm/s6.010-2cm/s。2、隔水层：本区相对隔水层为低液限粘土层。层低液限粘土层主要分布在桩号2+4006+015段内，厚度变化较大，最小厚度0.50m，最大揭露厚度10.20m未揭穿。渗透系数K=3.710-6cm/s5.610-6cm/s。层低液限粘土分布在整个治理河段内厚度较大，最大揭露厚度6.00m，本次勘察未揭穿。渗透系数K=2.610-6cm/s5.810-6cm/s。该区含水层主要接受大气降水，地下径流及城镇居民、企业废水下渗补给，以蒸发、地下径流、城镇工农业、居民饮用水打井取水的方式排泄。3.3 工程地质评价3.3.1 场区稳定性评价拟建防洪工程沿线地形比高较小，为剥蚀残丘、准平原型地貌类型，地层结构较简单，场地内无不良地质作用。根据区域地质资料，防洪堤沿线及附近无活动性断裂带通过，场地稳定。3.3.2 工程性质评价层杂填土：松散，局部存在，组成成分复杂，结构松散，建筑时须全部清除。层低液限粉土：稍密，分布较普遍，力学性质一般。具中等压缩性，属冻胀土。层低液限粘土：软塑，分布在段，力学性质较差，具高压缩性。属冻胀土，为场区相对隔水层。层级配不良砾粗砂：稍密中密，分布普遍，厚度变化较大，力学性质较好。为场区含水层。层低液限粘土：可塑，分布普遍，厚度大，力学性质较好。具中等压缩性。属冻胀土，为相对隔水层。层强风化花岗片麻岩：局部存在，裂隙发育，岩层破碎，岩体质量等级为级。3.3.3 地基土渗透性评价层低液限粉土：渗透系数K=4.210-5cm/s5.210-5cm/s。渗透性等级为微透水。层低液限粘土：渗透系数K=3.710-6cm/s5.610-6cm/s。渗透性等级为极微透水。层级配不良砾粗砂：渗透系数K=5.510-2cm/s6.010-2cm/s。渗透性等级为中等透水。层低液限粘土：渗透系数K=2.610-6cm/s5.810-6cm/s。渗透性等级为极微透水。层强风化花岗片麻岩：渗透系数K=n10-2cm/sn10-3cm/s。渗透性等级为中等透水。本堤防工程堤基大部分坐落于微透水和极微透水层上，局部坐落于中等透水层上，渗漏对堤防工程影响甚微。3.3.4 地下水腐蚀性评价勘察期间在ZK8、ZK44钻孔取水样各1件。水质分析结果：HCO3-含量370.6374.6mg/L；SO42-含量339.5342.8mg/L；Mg2+含量42.346.5mg/L；CI-含量268.1273.2mg/L；PH值7.457.52，无侵蚀性CO2。根据水利水电地质勘察规范（GB50487-2008）对场区地下水腐蚀性评价：场区地下水对混凝土结构以及混凝土中的钢筋具弱腐蚀性。3.3.5 液化判别根据标准贯入试验结果，依据水利水电地质勘察规范（GB50487-2008）附录P对场区饱和和无粘性土层级配不良砾粗砂进行判别。判别公式：Ner=No0.90+0.10(ds-dw)(3/pc)1/2岩土名称孔号起始深度（m）标贯击数（击）基准值（击）临界值（击）是否液化级配不良砾粗砂282.0013.087.9不液化4.0015.087.9不液化423.0014.088.3不液化5.0016.088.3不液化491.5014.089.4不液化3.0016.089.4不液化 以上结果表明：本场地无饱和和无粘土地震液化现象存在。3.3.6 土的渗透变形判别根据水利水电地质勘察规范（GB50487-2008）对场区层低液限粉土、层低液限粘土、级配不良砾粗砂进行渗透性变形判别如下：渗透变形类型判别及水力比降一览表地层编号土 样编 号CunGsdP (%)变形类型JcrJ允许3-18.80.4412.700.01626过度型0.6500.32532-19.00.0172717-211.60.5212.720.00930过度型0.5240.26232-212.00.0093127-15.80.55137流土0.45043-15.60.50236说明：允许比降为临界水力比降除以2.0的安全系数。3.4 天然建筑材料1、砂料防护堤沿线为流水堆积所形成的准平原地貌类型，冲洪积砂类土发育。场区级配不良砾粗砂（SP）以长石、石英中粗砂为主，其次为细砂，含花岗岩砾石，砾径多在210mm，最大直径50mm，磨圆度较好，风化轻微，含量1020%，局部夹粘土、粉土薄层，层厚0.100.40m，稍密中密，级配较好，在该层取砂样6件，详见附表2。是较理想的混凝土细骨料、浆砌石砂浆料。根据勘察资料，选择层厚且稳定，表层剥离层在0.400.80m的干渠桩号K4+750K5+650地段作为本工程砂料场。段内勘察钻孔5个，孔距150.00200.00m。料场长宽各延伸100.00 m，长度取值900.00m，宽度取值100.00m，层厚平均值3.64m，采用平均厚度法计算储量如下：储量=长宽厚 =900.00m100.00m3.64m =327600m3 =32.76万m3通过计算，砂料场储量32.76万m3，远远大于本工程的需要量。2、粗骨料、块石料料场选择在呼和乌素河北侧，土贵镇大北店行政村北侧，岩石裸露地表，现有数处石场开采，距离防洪堤线3.0公里，由208国道、土贵镇麦胡图沥青公路通往场地，交通便利。勘探采用钻探方法，布置钻孔3个，间距100m。料场岩性为玄武岩，灰色深灰色，巨厚层状结构，致密状构造，弱风化，岩芯多呈柱状，少量块状，岩质坚硬，锤击声清脆，采取率8090%。取岩样4件，岩石单轴饱和抗压强度（fr）=62.6571.21Mpa。计算界限长延伸100.00 m，长度取值300.00m，宽度取值100.00m，四角坐标分别为 N：404624，E: 1130845； N:404635，E: 1130840; N:404624，E: 1130851; N:404631，E: 1130848。层厚平均值5.07m，采用平均厚度法计算储量如下：储量=长宽厚 =300.00m100.00m5.07m =152100m3 =15.21万m3通过计算，砂料场储量15.21万m3，可以满足本工程的需要。3、土料防洪堤沿线附近均为农田、村庄、居民区，防洪堤背后的防洪通道选用筑堤的挖方土回填，挖方量满足本工程的需求。土料为冲洪积所形成的低液限粉土（ML），浅灰色灰黄色，稍湿，稍密，土质较均匀，局部含少量砂砾，夹细砂、粗砂薄层。击实试验最大干密度1.79g/cm3满足防洪道路的使用要求。3.5 岩土工程结论与建议1、察右前旗抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速值为0.10g，该场地可不考虑地震液化。2、察右前旗季节性标准冻深为2.00m。层低液限粉土、层低液限粘土、层低液限粘土粘粒含量较高，为冻土。3、勘察期间，在勘察钻孔中测得地下水稳定水位埋深2.107.30m。场区主要含水层为层级配不良砾粗砂和层强风化花岗片麻岩，渗透系数在5.510-2cm/s6.010-2cm/s。4、层低液限粉土、层低液限粘土渗透变形类型为过度型，层级配不良砾粗砂渗透变形类型为流土型。层低液限粉土、层低液限粘土、层级配不良砾粗砂允许水力比降分别为0.475、0.412、0.650。5、场区地下水对混凝土结构以及混凝土中的钢筋具弱腐蚀性。6、天然建筑材料场地运距短，交通方便，材质较好，储量满足工程需要。4 工程任务及规模4.1 社会经济情况察右前旗是一个以蒙古族为主体、汉族为多数，多民族共同居住的经济文化、科学技术相对发达的农业旗县。土贵乌拉镇位于察右前旗南部，系旗人民政府所在地，是全旗政治、经济、文化活动的中心。乡镇机构改革后，土贵乡、呼和乌素乡并入土贵镇，全镇土地面积359.1平方公里，镇区面积792公顷，辖有8个社区居民委员会,19个村委会，全镇总户数18006户，总人口60630人。土贵乌拉镇地理位置优越，交通便利，位居旗境铁路、公路交通网内。京包铁路、呼集公路穿镇而过，208国道支线直通镇内。据乌兰察布市2007年统计资料，全旗地区生产总值完成34.84亿元，其中第一产业总产值预计完成6.4亿元；第二产业总产值完成19.94亿元；第三产业总产值完成8.5亿元。三次产业结构比例为18.4:57.2:24.4；规模以上工业增加值完成14.5亿元，同比增长50.4%；固定资产投资完成16亿元，同比增长20.9%；财政收入完成3亿元，同比增长31%；城镇居民人均可支配收入达到9675元，同比增长15.2%；农民人均现金收入达到3774元，同比增长12.5%。呼和乌素河重点防护段位于土贵镇的东南部涉及土贵镇及察右前旗旗政府所在范围总人口6.0万人。本次工程任务主要是修建单侧防洪堤12.03Km,交叉工程过水路面 2座，护脚9处。保护农田0.45万亩，人口6.0万人。设计洪水标准为二十年一遇。4.2 现提防状况1、现河道断面过水能力复核计算现状河道平均断面b=15m ，i=1/205 ，n=0.03，m=1现最大可通过水深h=0.7m，计算得最大行洪能力为19.35m3/s，如超此流量则自然漫滩。2、现状情况土贵乌拉镇由呼和乌素河分为南北两片，总体地形趋势南高北低，西高东低，地势平坦，河床为宽浅式，由于近年来洪水较少，居民思想麻痹大意，该沟道两侧建了很多民房，土贵镇居民生活污水均由此排放，因此，该沟道具有排洪、排污双重用途。现沟道形成垃圾、废弃物的堆积地，环境极差，沟道在污水的冲刷下形成宽约2m10m，深0.30.5m的土质沟，形状不规则，污水流量较小，污水沟自然坡度为1/205。随着土贵乌拉镇各行各业的迅速发展，经济快速增长，防洪保护的价值越来越高。发生洪水灾害的损失也将越来越大。该沟道主要承担城区的雨水与沿河居民生活污水的排放，由于污水没有经过处理，直接排放到河内，加上沿河乱倒垃圾，污染十分严重。对此群众反应强烈，也影响了土贵乌拉镇的形象。现状沟道已成垃圾、废弃物的堆积地，环境极差，沟道断面形状不规则，致使洪水行洪不畅，沟道防洪能力逐年下降；再加上沟道无堤防工程，基本没有防洪能力。该沟道未建堤防，防洪标准低；现状防洪能力已远远不能满足土贵乌拉镇防洪安全的要求，与土贵乌拉镇的迅速发展极不适应。只有加快防洪工程的建设，提高防洪工程的标准，才能适应土贵乌拉镇的经济持续稳定发展的需求，使该地区人民的生产生活得到保障，确保各种投资能够发挥更大的效益及土贵乌拉镇的安全，并实现远景规划目标。因此，该项工程的建设，具有十分重要的现实意义和长远的历史意义。河道两岸现状情况见实地拍摄的照片。呼和乌素河道治理首端呼和乌素河道治理糖厂下游段呼和乌素河道居民区段现状呼和乌素河治理后保护的城镇呼和乌素河治理后保护的城镇呼和乌素河上的绕城公路大桥呼和乌素河道现状城市排污入口呼和乌素河道上的便民桥4.3 防洪标准及工程等级根据工程防护的对象为土贵乌拉镇，以及防洪标准（GB50201-94）中城市防洪应根据社会经济地位的重要性和非农业人口数量确定防洪标准的要求，按堤防工程设计规范（GB50286-98）规定，本次防洪工程设计洪水标准为20年一遇，堤防工程的级别为4级。4.4 工程总体布局该防洪工程总体布置是从土贵镇西南方向京包铁路大桥下游处开始到土贵镇东北方向的察右前旗到丰镇市的旧公路桥止，总治理长度6.015k。本工程主要建筑物有浆砌石重力式防洪堤12.03k，堤距为14m，堤高2.1m，均为双侧浆砌石重力式堤防。设计洪水标准为二十年一遇，设计洪峰流量27.04m3/s。在河道要害地段布置护脚9处；在镇中交通要道设置交叉工程过水路面2座，其长度为43m,寛度为5.0m,路面为30cm厚的浆砌石结构；在地势低洼地段的左岸堤防上修建4处浆砌石排洪口，断面尺寸为0.40.4m，用于排泄部分城区降雨积水，每个排洪口的排水能力为0.43m3/s。另外在桩号3+690处与现有城市排洪渠道相连接，该渠道为已建工程，不在本次设计范围内，该渠道