某某河流域防洪初步设计说明

1综合说明11绪言111工程地理位置XX河流域（以下简称“XX河流域”）位于XX天山北坡经济带的重要区域，地处天山北麓准噶尔盆地南缘。东至塔西河，西至巴音沟河，南靠依连哈比尔尕山与和静县相连，北接古尔班通古特沙漠。地理位置东经85018632，北纬43274521，径流总面积19800KM2。XX河发源于天山北麓依连哈比尔尕山，流向由南向北，是准噶尔盆地南缘最大的一条溶雪型山溪河流，干流全长324KM，多年平均径流量1315亿M3，主要支流有清水河和呼斯台郭勒河。本次防洪工程改造段位于红山嘴引水渠首至夹河子水库河段之间，起点位置在XX河二级电站以南，XX河河谷水源地管线起点处，以此向下游修建，改造长度为421KM，主要防护对象为河谷水源地取水设施和输水管线、二级电站引水渠，右岸01万亩耕地和05万人生命财产安全。112兴建缘由XX河流域总面积198万KM2，经过兵、地人民五十多年的开发建设，奇迹般的将亘古荒原变成了绿洲，建立了辉煌的业绩。自1959年至今，修建了一系列的水利水电工程，对保障地区经济发展和人民生命财产安全，发挥了重要的作用。XX河流域包括行政区为农八师石河子市、XX县、沙湾县、农六师新湖总场和克拉XX依市的小拐乡，总人口12487万人，总耕地面积486025万亩。沿XX河两岸有许多重要的防护对象，如XX河的梯级电站、河谷水源地工程、东岸大渠、XX县火电厂、石河子开发区和石河子飞机场等。近年来，XX河遭遇连续丰水年，洪峰流量有加大趋势，河床泥沙淤积抬升、主流游荡，洪水灾害频繁发生，对两岸的防护对象造成很大的危害和威胁。XXXX自治区水利水电勘测设计研究院于2005年12月完成了XXXX河防洪规划，此次防洪规划任务以堤防工程和河道治理规划为重点，对指导XX河防洪工作具有重要的意义。本次堤防工程位于二级电站引水渠首至红山嘴引水渠首10KM之间，主要防洪对象为2009年2010年新建的XX河河谷水源地，河谷水源地不属于防洪总体规划中防洪对象，但在原防洪规划中包含本段堤防规划内容，当时规划的防洪对象主要为电站引水渠、各类渠系建筑物、XX河伴行路、二级电站、三级电站，两岸村庄，河谷耕地等。随着2010年河谷水源地的建成，本段的防洪任务变得较重，且紧迫程度增加。故在资金有限的情况下，本段堤防优先进行建设。113编制依据（1）XXXX河防洪规划，XXXX自治区水利水电勘测设计研究院2005年12月编制；（2）防洪标准GB5020194；（3）堤防工程设计规范GB5028698；（4）堤防工程管理设计规范SL17196；（5）水利水电工程初步设计报告编制规程DL502193；（6）XX河管理章程；（7）工程可行性研究阶段上级主管部门审查评审意见。按照XXXX河防洪规划中的指导思想和原则，结合XX河洪水特性和防洪工程现状，经过多方案比较，拟定XX河总体规划方案为山区水库与堤防相结合、近期与远期相结合的防洪总体方案。在此防洪规划中，将肯斯瓦特水库坝址至二级电站引水渠首河段防洪标准定为重现期10年一遇。将二级电站引水渠首至红山嘴引水渠首河段根据防洪对象不同划分为不同的防洪标准，其中东岸二级电站引水渠及各类渠系建筑物防洪标准确定为重现期30年一遇。东岸XX河伴行路、二级水电站、三级水电站、输电线路等防洪对象均布置在二级台地上，位置较高，基本不存在洪水威胁，防洪标准均不超过重现期30年一遇。114可行性研究报告主要结论受自治区水利厅XX河流域管理处的委托，我院承担本次河谷水源地防洪工程的设计工作，可研阶段的设计工作已于2011年6月完成，并于6月29日通过水利厅组织的专家评审，基本同意可研报告成果，主要审查意见结论如下（1）XX河是XX天山北坡经济带最大的一条河流，暴雨洪水，融雪洪水时有发生。本次河道治理工程，可遏制河段水流的侵蚀，提高河道行洪能力，降低河谷水源地、电站引水渠、村庄及耕地防洪风险，促进流域内经济可持续发展，XX河河谷水源地东岸防洪工程的建设是必要的。（2）基本同意设计洪峰流量分析计算成果，工程断面20年一遇设计洪峰流量为945M3/S。下阶段应规范洪水计算方法及肯斯瓦特水库调洪演算出库洪水的设计成果，并进一步分析红山嘴水文站洪水与肯斯瓦特水文站洪水的关系，复核工程断面洪峰流量成果。（3）原则同意报告提出的各控制性节点断面的水位流量关系分析计算成果。应补充大洪水的水面线调查，结合调查成果对洪水位进行合理性分析。（4）同意报告区域稳定性评价，地震动峰值加速度为02G，对应地震基本烈度为，区域稳定性差。基本同意防洪堤的工程地质条件评价。基本同意天然建筑材料的评价意见，应进一步落实天然建筑材料的储量、质量及运距。（5）同意工程的任务为通过建设永久性防洪堤工程，保护河段右岸水源地、电站引水渠、耕地及人口等。基本同意本次选择XX河右岸224012040段新建堤防，建设长度98KM。基本同意按保护对象确定的防洪堤工程的洪水标准，采用20年一遇的洪水标准进行设计，抵御洪水能力为945M3/S。（6）同意管理机构的设置及管理办法，本工程建设期项目法人为XX河管理处，工程建成后仍由XX河流域管理处进行管理；基本同意工程管理范围和保护范围；同意工程采用公开招标的形式，委托招标单位组织进行进行招标工作。（7）基本同意施工期导流方式及施工排水措施；基本同意施工期交通布置方案和施工总体布置；基本同意施工总进度及工期安排。（8）工程临时占地和永久占地均在喝道管理范围内，不考虑占地赔偿问题。（9）基本同意工程建设对环境影响的预测评价结论。对环境无大的不利影响，且造成的不利影响可通过适当的环保措施进行减免。（10）基本同意水土流失预测评价及所采取的水土保持措施与布局，应进一步复核防治责任范围，细化水土保持设计。（11）同意工程投资估算编制依据，基本同意编制原则及方法，同意按照第二季度价格水平，总投资299533万元。（12）基本同意国民经济评价原则和方法，本工程国民经济评价经济内部收益率大于社会折现率，经济净现值大于零，经济效益费用比大于1，在经济上市合理可行的。审查意见说明可研阶段的建设内容为整个河谷水源地224012040段共计98KM，工程概算为299533万元。由于受2012年度批复资金的限制，本工程分期实施，2012年具体实施22406450段，共计421KM。12水文121水文XX河发源于天山北麓依连哈比尔尕山，流向由南向北，是准噶尔盆地南缘最大的一条溶雪型山溪河流，干流全长324KM（河源至小拐）。山区（红山嘴水文站以上）集水面积5156KM2，河长190KM。XX河径流年内分配，主要集中在69月，水量占全年径流量的803。其中7月份和8月份水量占年径流量的5548。从历年实测的径流资料分析，这部分洪水量主要来自高山区的积雪和冰川消融。也与春季气温回升的快慢有关，春洪往往给下游各业造成较大的损失。冬季水量来源于泉水和地下水潜流补给，水量小而且稳定，持续时间较长。XX河洪水主要集中于7、8月份，根据肯斯瓦特水文站实测洪水资料，历史最大洪峰流量发生于7、8月份的占到绝大多数，仅1976年和1984年出现在6月下旬。洪水类型主要为冰川融雪型洪水、暴雨型洪水和混合型洪水。洪水主要有峰不高但量大、持续时间长、时间和水量集中等特点。XX河属于一条多沙河流，泥沙来自于降雨溶雪对流域面的侵蚀和水流对河道的冲刷。从河源至出山口，泥沙随高程的递减而逐渐增加。泥沙的特征，与XX天山北坡同类型河流的产沙情况基本一致，主要有年际变化很大、年内分配集中、含沙量集中等特点。由于红山嘴水文站断面以上泉水的汇入，根据红山嘴站的冰情观测资料1955年1978年可以看出，河道开始结冰结日期在11月中旬，最早在11月1日1957年，最晚为12月20日1958年。全部融冰日期为3月中下旬，最早为1月13日1957年，最晚为4月13日1957年，但是河道基本不封冻，只是在19651966、19661967和19701971河道封冻了。自1979年电站引水渠建成后，红山嘴断面以下河段冬季基本没有流水，也就没有冰情了。XX河水体比较洁净，物理性质为无色无味，在流量平稳期呈澄清状态。水的类型以CA为主，PH值一般为80，矿化度约02G/L，历年平均总硬度在25MG/L左右。红山嘴水文站平均离子总量为257MG/L，离子径流量为342104T。肯斯瓦特水文站平均离子总量为1937MG/L，离子径流量为206104T。根据石河子市环境保护部门对XX河肯斯瓦特水文站和红山嘴水文站水质监测结果，采用内梅洛污染指数法，评价标准为地表水环境标准GB38382002第二类标准，评价结果为水体属于一级清洁水质，多年水质变化不大，相对比较稳定。122气象XX河流域属于典型的大陆性干旱气候区，系统的天气过程主要受强大的蒙古高压和西风气流控制,其特点是四季气温悬殊，干燥少雨，冬季长而夏季短；气温年较差和日较差都很大，并有春季升温快、秋季降温迅速等特点。现以工程所在地附近红山嘴水文站作为参证站，将其主要气象因子简述如下根据红山嘴水文站实测资料分析，红山嘴水文站多年平均气温65，7月平均气温为237，1月平均气温为148，极端最高气温39，极端最低气温338。降水主要集中在春夏两季，多年平均降水量为2301MM，年最大、最小降水量分别为3499MM和1520MM。多年平均蒸发量蒸发器为20CM型为21075MM。最大冻土深度为137197，最大积雪深度2540，平均相对湿度在4865之间。13工程地质拟建的防洪规划河段位于天山褶皱带北麓乌鲁木齐山前坳陷内，受构造作用，山前坳陷区形成了一系列与天山大致平行、走向NWW的断裂。根据中国地震动峰值加速度区划图GB183062001，地震动峰值加速度为02G，地震基本烈度为度。工程区区内地下水埋深不等，对防洪堤工程影响不大，本河段地表水矿化度较低，对钢筋混凝土及钢结构无腐蚀性。根据水工建筑物抗冰冻设计规范（SL21198）中对土的冻胀性的判别标准，本次河道段筑堤及堤基均为属于非冻胀性土，不用采取抗冻胀措施。工程区砂石料场，混凝土粗细骨料、卵石料储量丰富，各项技术指标均符合要求。14工程任务和规模本期防洪工程的任务是建设XX河水源地22406450段右岸防洪堤，解决该河段水源地工程设施面临的防洪问题，并解决该河段右岸电站引水渠，1千亩河谷耕地、5千人农村人口等免受洪水威胁。XX河水源地由取水设施及输水管道等部分组成，取水区共设置36眼井，单井深度为90M，输水管道长度为159KM，直径为14M。工程设计取水流量为4M3/S。XX河水源地工程为等中型工程，主要建筑物级别为3级。设计防洪标准为2O年一遇，校洪防洪标准为5O年一遇。根据防洪标准GB5020194及水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000，并结合防护对象的工程等别及建筑物级别，确定本次堤防工程防洪标准同水源地防洪标准，设计防洪标准为20年一遇，校核防洪标准为5O年一遇。根据堤防工程设计规范GB5028698中的堤防工程的划分标准，确定本次堤防工程的级别为3级。本次堤防工程建设桩号为22406450，总长度为421KM。15工程布置及主要建筑物本次防洪工程桩号为22406450，主要是对XX河水源地取水设施、输水干管、电站引水渠等进行防护，防护内容中最靠近河道的是XX河水源地输水管线。防洪堤总体上沿着输水管线靠近河道侧布置。本工程主要建筑物为防洪堤，防洪堤迎水面边坡1175，背水面边坡115，迎水面采用C20、F200现浇混凝土板衬砌，护坡板厚度15CM，防洪堤采用天然砂砾石填筑，砂砾石填筑相对密度不小于O75。防洪堤现浇混凝土板分缝尺寸为3M3M，缝宽2CM，高压闭孔板填缝。防洪堤顶设C20、F200现浇混凝土封顶板，封顶板宽O3M，厚6CM，每隔1M设一道缝，缝宽2CM，高压闭孔板填缝。防洪堤每隔500M设置一错车道。错车道处堤顶宽85M。16工程施工本期XX河河谷水源地防洪工程，工期在一定程度上受春洪、气象条件和已建工程运行条件影响，但大部分堤线距河道主流较远，可以选择非洪水期进行施工，对工期影响不大。施工单位应按照规定的工期，精心安排，就可以确保施工安全和已建工程的正常运行。工程建设对外交通运输，可沿312国道和东岸大渠右岸的伴行公路及砂砾石路面到达工程点。沿312国道向东可达乌鲁木齐，向西可达石河子市。施工中所需三材、机械设备、生活物资、等均由312国道和东岸大渠右岸的伴行公路运输。工程主要工程量有土方开挖709万M3；土石方填筑977万M3；砌石116万M3。主要材料用量水泥1370T；柴油8341T；施工总工时2543万个。工程划分为两个标段，施工期初步定为2012年的4月1日至7月底，工期为100天。17工程永久占地本工程地处XXXX县XX河段右岸，本次修建防洪堤全长3315KM，共计新增占地3412亩，其中工程占地975亩，管理范围占地2437亩，占地范围均为XX河河道管理范围。18水土保持（1）防治目标根据自治区三区划分公告，项目区处于水土流失重点治理区，依据开发建设项目水土流失防治标准（送审稿），本项目水土流失防治标准为III级标准。实现6大防治目标扰动土地治理率达到90以上，水土流失总治理度达到80以上，控制比为小于2，拦渣率大于90，由于项目区土壤不具备植物生长条件，因而对林草覆盖率和植被恢复系数不做要求。（2）防洪堤施工区水保措施出于主体工程的安全，在施工过程中已采取了各项工程措施，如防洪堤采用浆砌石护砌，沿线设置丁坝防冲，这些措施一方面保证了主体工程的安全，另一方面减少了河道形洪期间洪水对岸坡的淘刷，减少了水土流失。因此仅对施工工区内扰动河滩进行土地平整。根据主体工程设计，右侧影响带宽总计为15M，平整土地工程量为48HM。（3）临时施工区水保措施临时施工区主要包括砼拌和站、工区、汽车停放修理场地等一些临时场地，本工程运料路线不需要修建临时道路，沿线交通便利。主要水保措施针对工程内扰动地表进行平整。平整土地面积为06HM。本工程水土保持工程量平整土地54HM。本工程水保措施概算总投资909万元，其中水土保持设施补偿费396万元。19环境保护主要环境保护目标（1）保护XX河周围土壤、生态环境，防止土壤次生盐渍化和沼泽化，防止干渠周围生态环境劣变。（2）保护XX河的水质。满足地表水环境质量标准GB38382002。（3）保护工程区空气环境和声环境。做好施工期环境保护工作，施工废气排放应满足大气污染物综合排放标准GB162971996标准，限制施工过程扬尘的产生；施工噪声应满足建筑施工场界噪声限值GB1252390标准要求。（4）优化施工组织设计，减少扰动范围；对因工程建设占用和破坏的草地等应采取切实可行的有效恢复和补偿措施，防止产生新的水土流失。（5）施工期保护施工人员人群健康。采取有效的卫生防疫手段，以保证施工人员的健康问题。防止传染性疾病的扩散和漫延。有利影响本工程为防洪工程，工程建成运行后，将提高本段河道右岸相应防洪对象的防洪标准，减少洪灾发生，保护了右岸居民和生产单位的生命财产安全，有利于区域内经济可持续性发展。不利影响工程建设期间，将占用土地、破坏原生地表，产生一些新的水土流失，机械设备、材料运输及施工人员日常生活等产生的废水、废气、废渣将不同程度影响环境，但这些都是短期的、暂时的，随着工程的竣工都会得到治理。110工程管理本工程管理单位为自治区水利厅XX河流域管理处，XX管处的机构设置一直按照国家行业管理，定额定编，尚较完善。为了适应流域的管理要求，早在1960年由自治区批准成立了XX河流域管理委员会，水利厅XX河流域管理处（以下简称XX管处）为其执行机构，1963年通过了河流管理章程，1993年对章程进行了修改。章程明确了自治区XX管处在流域内实施水资源的分配，组织防洪，协调水事纠纷，并负责XX河工程的管理维修等职能，经过多年的努力，形成了一个完整的管理体系。根据中华人民共和国河道管理条例和堤防工程管理设计规范，工程管理范围确定为防洪堤外坡脚线外50M，保护范围为外坡脚线外100M之内。为确保工程质量和施工进度，工程建设期内实行项目法人负责制（项目法人为自治区水利厅XX管处），施工实行招投标制，建设过程实行建设监理制。根据工程实际情况，本工程划分为两个标段，其中22404350段划分为一个标段，43506450段划分为一个标段。111工程投资估算本工程总投资59794万元，其中建筑工程投资48477万元，临时工程投资2696万元，独立费用投资4908万元，预备费2804万元，水土保持工程费909万元。本工程总投资59794万元，其中申请国家补助资金400万元，建设单位自筹19794万元。112经济评价本项目的国民经济内部收益率为880，大于社会折现率。经济净现值为169万元，大于零，效益费用比为123，大于1，项目的各项指标均满足规范要求。本工程实施后，可保证东岸大渠正常运行，保证下游灌区的农业生产，具有很大的社会效益和经济效益，所以项目建设是必要的，项目应尽快实施。2水文21流域概况XX河流域位于天山以北，古尔班通古特沙漠南缘，流域面积为26500KM2。XX河流域包括塔西河、XX河、宁家河、金沟河、大南沟和巴音沟河等六条较大的内陆河流，由南向北，最后流归尾闾XX湖。地理位置介于东经85018622，北纬43404530之间。按行政辖区划分，流域内有石河子市、农八师14个农牧团场、昌吉州XX县、塔城地区沙湾县、农六师新湖总场及克拉XX依小拐乡等行政区。XX河以下简称XX河发源于天山北坡的依连哈比尔尕山，流域内地势由东南向西北倾斜，干流全长324KM河源至小拐，山区红山嘴水文站断面以上集水面积5156KM2，平均海拔高程3000M，河长190KM。沿程有花牛沟、韭菜萨依、吉兰德、回回沟、希喀特萨依、哈熊沟、芦草沟、大小白杨沟、清水河等支流，均在肯斯瓦特水文站以上汇入干流。河流依次流经中高山区、冲洪积扇区和山前倾斜平原区，最后注入XX湖。本次拟建的防洪堤位于XX河红山嘴渠首下游约15KM处的右岸，防洪堤长33KM，主要是防止洪水对东岸大渠的威胁。22气象XX河流域属于典型的大陆性干旱气候区，其特点是四季气温悬殊，干燥少雨，冬季长而夏季短；气温年较差和日较差都很大，并有春季升温快、秋季降温迅速等特点。现以工程所在地附近红山嘴水文站作为参证站，将其主要气象因子简述如下根据红山嘴水文站实测资料分析，红山嘴水文站多年平均气温65，7月平均气温为237，1月平均气温为148，极端最高气温39，极端最低气温338。降水主要集中在春夏两季，多年平均降水量为2301MM，年最大、最小降水量分别为3499MM和1520MM。多年平均蒸发量蒸发器为20CM型为21075MM。红山嘴水文站多年逐月平均气温、蒸发量、降水量见表21。红山嘴水文站多年平均气温、降水量、蒸发量统计表表21项目单位1月2月3月4月5月6月7月气温14811514104171220237降水MM6275158333350285221蒸发MM851566231847302037214043项目单位8月9月10月11月12月年值气温221165732310965降水MM191206188142902301蒸发MM35742406117732210121075由于红山嘴水文站缺少冻土和风速的观测资料，因此采用石河子气象站冻土和风速、风向的观测资料进行分析，最大冻土深度为140CM。历年最大风速为20M/S，各月最大风速及其对应的风向见表22。各月最大风速及其对应风向统计表表22月份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月最大风速121218161820182014121012风向WEEWSWWWWWWWW23水文测验XX河自1952年开始，共设水文站7处，分别是干流上的红霓沟煤窑站、肯斯瓦特站、红山嘴站、杨家摆站、小拐站和支流清水河上的煤窑沟站、清水河子站，测站分布见图21。以上水文站均为XXXX自治区水利厅设立，由水文水资源局直接管理。目前仅存肯斯瓦特站、红霓沟煤窑站和清水河子站。红山嘴站位于XX河出山口处，自1995年撤站后，由XX河流域管理处引水渠首继续观测至今，项目仅为径流一项。红山嘴站为XX河出山口控制站，站点位于东经8607，北纬4411，断面控制了XX河全部的地表径流。该站1952年9月建站，1953年7月开始测验，控制集水面积5156KM2。主要测验项目有水位、流量、泥沙、蒸发、降水、水化学等，1995年撤站以后，该站交自治区XX河管理处管理，仍按照规范要求进行流量观测。红山嘴站由河道、凉州渠、青年渠、铁路渠和电站引水渠等测站组成红山嘴合成站。1956年以前，测验断面迁移频繁，但是迁移范围都在1KM以内，前后资料视为相同，可合并使用。主要资料年限为径流51年，泥沙24年，降水36年，蒸发31年，气温26年。各项观测资料经过水文站、水文水资源分局和水文水资源局的整编和审查，精度是可靠的。本次拟建的防洪堤位于红山嘴断面下游约15KM处，因此可以直接采用该断面观测资料进行分析。24径流241径流特征XX河径流特征，与北疆多数混合型补给河流相似，主要受气温和降水的影响，有着年际变化平缓，年内分配集中的特点。年径流量的多寡，与气温的高低有着明显的联系，同时气温和降水又相互制约。也就是说，夏季天气晴朗气温较高时，高山区永久性积雪和冰川融水量增加，此时降水量相对不大；阴雨天气时气温偏低，冰雪融水量减少，而中低山区降雨产流较多。这种相互制约的关系，使XX河年水量的年际变化相对平稳。频率分析结果见表23。XX河径流年内分配，主要集中于6月9月，水量占全年径流量的7865红山嘴断面，其中7月和8月水量占年径流量的5401。从历年实测的径流资料分析，这部分水量主要来自高山区的积雪和冰川消融。每年春洪水量虽然不大，但较集中，水量除与冬季积雪量有关外，也与春季气温回升的快慢有关。冬季水量来源于冰川和地下水补给，量小且稳定，持续时间较长。XX河径流年内分配见表24。红山嘴年径流频率计算成果表表22单位M3/S实测系列项数N51理论频率曲线设计值表QA4170CV0180CS1620R9000频率PKP设计值QP频率PKP设计值QP001023259696630000104943752010019728222040000099741554020018647773850000095439773050017217176860000091738242100016126721670000088436871200015026262080000085335580300014365990190000082234275500013545644395000080533551100001239516689700007963321120000112146743990000787328023000010494375299900078032514红山嘴断面径流多年平均月分配表表24月份项目1月2月3月4月5月6月7月QM3/S10079199891186240275121377W108M3027002220265030806431947368820917220523849815072854月份项目8月9月10月11月12月年QM3/S12294772217514841189417W108M33291123705830385031813162547957451298246100242径流系列代表性分析XX河属于多水源补给的山溪性河流，径流的年际变化主要受气温和降水的影响。根据XX地表水资源分析，此类大、中型河流，年径流的CV值变幅在010020之间，CS/CV一般在400左右。从红山嘴站1954年2004年系列频率分析上看，基本符合上述河流的普遍性规律，CS/CV偏大是受最近几个特丰水年的影响。从图22图23上看，整个年径流量系列中包含了丰水年，平水年和枯水年，丰、平、枯周期明显；从图24的年均流量逆累进均值曲线上看，到1972年均值就基本稳定下来。可以认为，红山嘴站51年径流系列对于总体的分布，具有较好的代表性。红山嘴径流分析成果见表24。25洪水251洪水成因及特征XX河洪水主要集中于7月和8月的汛期，据红山嘴站实测49年洪水资料分析，历年最大洪峰流量发生于七、八月份的占到绝大多数，仅1976年和1984年出现在6月下旬。从年气温的变化过程来看，七月份平均气温最高，八月、六月次之；从年降水过程来看，六月最大，五月、七月、八月随后。由此说明洪水的成因，以高温期的冰川及永久性积雪融化为主，以降水补给为辅。图22红山嘴站年平均流量过程线30035040045050055060065019541959196419691974197919841989199419992004年份QM3/S图23图24XX河洪水特征主要有以下几点峰不高但量大。除个别年份出现较大洪峰外，其它多在200M3/S400M3/S之间，红山嘴站年平均流量差积曲线20015010005000005019541959196419691974197919841989199419992004年份KI/K1红山嘴站年平均流量逆累计均值曲线35037039041043045047049051053019541959196419691974197919841989199419992004年份QM3/S平均为356M3/S。而多年平均一日洪量为0229亿M3，相当于日均流量265M3/S，与洪峰流量平均值相差不大。持续时间长。一次洪水过程少则三、五天，多则十几天。多年平均一、三、七、十五日洪量相当于日均流量265M3/S、230M3/S、200M3/S和177M3/S。实测最大一、三、七、十五日洪量分别为0694亿M3、1356亿M3、2496亿M3和5233亿M3，折合日流量为804M3/S、523M3/S、413M3/S和404M3/S，均超过洪峰均值。时间和水量集中。洪水均发生于汛期，又多集中于7月和8月上旬，占85以上。历年平均十五日洪量占全年径流量的188。而实测最大十五日洪量接近多年平均径流量的一半43。峰型多变。对40余条实测过程线分析，一次洪水过程有单峰、双峰、多峰、尖瘦型、矮胖型、峰高量大等不同类型，其中双峰和多峰型占到65以上。252洪水类型XX河的洪水主要受气温和降水的影响。按照不同的成因，洪水主要分为三种类型融雪冰型洪水。受气温控制，冰川及永久性积雪消融，洪水有明显的一日一峰，峰谷变化较有规律。在整个汛期，这类洪水水量占很大的比重。春季如果积雪量大，气温回升快，这时中、低山区和丘陵区的积雪融化也能形成较大的春洪。暴雨型洪水。受局部天气和地形的影响，降雨也可形成有较大破坏能力的洪水。暴雨一般发生在中、低山区，汇流速度较快，形成的洪水具有陡涨陡落，峰高量少，水势汹猛的特点，这类洪水的历时很短，在数小时内即可完成。混合型洪水混合型洪水主要发生于7月和8月，由高山区的融雪冰洪水和中低山区的暴雨洪水迭加而成。特点是洪峰高、洪量大、历时长。是水利工程、特别是拦河水库的重点防范对象。据统计，XX河历年最大洪水过程大部分都是这类洪水。如干流上1963年8月、1996年7月和1999年7月、8月连续二次洪水过程，山区均有较大的暴雨出现。253历史洪水对XX河的历史洪水，曾有多家单位先后进行过数次调查考证，其中包括铁道部第一设计院、自治区公路局、XX农垦总局以及石河子水文水资源局。距今最近的调查是1977年由XX农垦总局和石河子水文水资源局联合调查成果。此次调查到1906年、1923年、1931年和1940年四次历史洪水，因调查年代已久，现在只能找到这次调查的部分分析计算成果，无法对其进行全面的复核与核实，但可以知道这次的计算存在着以下问题1从找到的部分分析计算成果中可知，调查指认的洪痕大都在中、下游河段，而XX河出山口以下的河段冲淤变化和两岸冲刷都很严重，历史洪水发生的时间距调查计算年代已近40年，在推求洪峰流量，没有对河床的变化做还原分析。2在调查到的四次历史洪水中，只有1931年和1940年的成果资料当时评为可靠。由于调查到的洪痕大都在中、下游河段，因而，各站点煤窑、肯斯瓦特、红山嘴的洪峰流量是通过插补求得，插补计算时也没有对断面进行还原，查补方法及计算精度不详。1931年在肯斯瓦特处的洪峰流量为870M3/S，1940年在红山嘴出的洪峰流量为1440M3/S。鉴于以上两点原因，加之XX河1999年发生了有实测资料记录以来最大的一场洪水，红山嘴断面实测最大洪峰流量1095M3/S，超过1931年的调查值，接近1940年调查值。因此，在本次洪水设计中，仅采用1940年红山嘴断面的较可靠的历史调查洪水，而且根据调查到历史洪水的最早年份1906年至今从未发生过大于1440M3/S的洪水，因此在本次工作中，将该次历史调查洪水的重现期确定为百年一遇。254洪水系列代表性分析由于红山嘴站已有51年1953年2003年的实测资料，可以满足规范中资料年限的要求。从逐年洪峰流量过程线图25、峰流量差积曲线图26和洪峰流量逆累进均值过程线图27上可以看出，整个洪水系列中包含了大、中、小洪峰点据，说明现有51年系列对总体也具有较好的代表性。图25红山嘴站洪峰流量过程线02004006008001000120019531958196319681973197819831988199319982003年份QM3/S图26图27因红山嘴站已有51年1953年2003年的实测资料系列，洪峰频率分析采用P型曲线，用矩法计算其参数，适线法目估适线。适线原则为曲线尽量通过点群中心，适当照顾高水点据。洪峰流量红山嘴站洪峰流量差积曲线图50040030020010000010019531958196319681973197819831988199319982003年份KI/K1红山嘴站洪峰流量逆累进均值过程线010020030040050060019531958196319681973197819831988199319982003年份QM3/S设计成果见表25，频率曲线见图28。另将1940年的历史调查洪水作为百年一遇的历史洪水加入实测洪水系列中进行频率分析，频率分析结果见表25。从表中可以看出，同频率下是否加入历史洪水的结果仅差1，因此在本次工作中确定采用实测洪水系列的分析结果，即方法一的结果。红山嘴断面洪峰流量频率计算结果表表25单位M3/SP项目均值CVR0512335102050方法一3560665152112831054892769574408268方法二3600665153812971066902778580413271注方法一为实测洪峰系列分析结果，方法二为加入1940年历史洪水的分析结果。红山嘴断面实测系列洪峰流量频率曲线图图2826泥沙261泥沙成因及特性XX河属于一条多沙河流。泥沙来源于降雨融雪汇流对流域面的侵蚀和水流对河道的冲刷。从河源至出山口，泥沙随高程的递减而逐渐增加。各段情况为高山区为永久性积雪和冰川所覆盖，水体含沙量极少，冰川下缘冰舌附近，由于冰碛物的存在，丰水期可随水流而下，产生泥沙。海拔1500M3600M地区，区域内植被发育良好，覆盖率高，虽本区降雨较丰沛，但对流域面的侵蚀不大，沙量主要来源于水流对汇流沟、河的冲刷。流域山区中下游范围，覆盖层松散破碎，植被稀少且多为草本，持水能力差，遇有降雨产流，大量泥沙就随水体进入河道。此段河床纵坡也较大，水流对河床的切割和两岸的冲刷也十分严重。从各区域而言，泥沙主要来源于山区的中下部。XX河的泥沙有如下特征泥沙的年季变化很大。降水是产沙多寡的主导因素，相应气温作用不大。如果一年中降雨次数多、强度大，年输沙量就大，反之则少。以肯斯瓦特站悬移质测验为例，实测最大年输沙量为17475万T1999年，最小年输沙量为497万T1992年，二者相差35倍之多，分别为均值的59倍和017倍。泥沙的年内分配集中。6月8月输沙量占到全年输沙量的941，7月8月占80以上。在这三个月中，特别是7月和8月，气温较高，流域覆盖层干燥松散，加之暴雨强度较大，河道水量大，易于泥沙的产生和输送。冬季各月因水量小且平稳而且主要是冰川融水和地下水补给，水体含沙量基本为零。含沙量集中。与降雨有关，全年的沙量，主要集中在数日之内。如1969年7月30日红山嘴站日均悬移质输沙率为11200KG/S，相当于968万T，占到全年输沙量的211。肯斯瓦特站1987年7月14日15日二天的输沙量达到1862万T，占当年总量的304。XX河泥沙的上述特征，与XX天山北坡同类型河流的产沙情况基本一致。262悬移质泥沙统计红山嘴站悬移质泥沙测验自1956年1978年共计22年资料，其中完整资料有18年，根据观测资料分析红山嘴站多年平均悬移质输沙量为270万T，输沙率为856KG/S，同期含沙量为225KG/M3，侵蚀模数524T/KM2。多年平均逐月悬移质泥沙统计表见表27。红山嘴站多年平均逐月悬移质泥沙统计表表27月份1月2月3月4月5月6月7月输沙率KG/S02401452912336187433输沙量104T00640034142311900484711597比例000000001001003018043月份8月9月10月11月12月年输沙率KG/S317257078024015856输沙量104T8491666021006004270比例0310020000000001001979年电站引水渠的建成，减少了河道泥沙的量，因此只能采用1979年以后的观测资料1983年1989年，其中1988年资料不完整，详见28进行分析。从表中可以看出红山嘴断面的泥沙主要集中在洪水期，是符合肯斯瓦特站泥沙分布规律的。设计断面由于人类活动的影响，而且河道较宽，因此该河段属于淤积河段。红山嘴河道站逐月输沙率表表28单位KG/S；万T项目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年输沙量1983年0000000093056728049412100002281984年0009920316714413137111600005561985年003131103341482541582060001891986年000416196786417615772350003791987年0005139419226913601573300004841988年9708091616071989年000661314829824221183850000159平均00095488118912180545031251165000249263推移质泥沙的估算XX河上各测站均缺少推移质泥沙测验资料。对于推移质的量，可采用经验公式W推W悬，并选择合适的经验系数值推求。巴音沟河属XX河流域内的一条较大河流，其黑山头站控制集水面积1579KM3出山口控制站，与XX河比较，流域纵坡、下垫面及产流和气象条件均类似，可参照这条河上的值计算肯斯瓦特断面的推移质输沙量。黑山头站有5年悬沙和推沙同期观测资料，见表29。从上表中可以看出，推沙与悬沙之比最小为0129，最大为0225，平均为0158，符合经验系数值在山区015030的取值范围。参照其值，在肯斯瓦特站断面取020，由此推算肯斯瓦特断面多年平均推移质输沙量为W推020270540万T。巴音沟河黑山头站推沙与悬沙比例值表表29年份项目19641965196619681969平均年推移质万吨2657333335317043382921年悬移质万吨1981482031122621846013402250174015201290158从理论上分析，推移质沙量在年际变化和年内分配上，应与悬移质沙量一致。27设计洪水水面线设计洪水水面线的计算是以红山嘴站的洪水资料以及本次拟建防洪堤段实测的4条横断面见图册中河道横断面现状图资料为设计依据。从该图中可以看出该河段属于宽浅式河道，部分河段已无法区分出主河道和河漫滩，而且主河道过流能力有限，绝大部分水量还是经河漫滩流向下游，因此在本次工作中将主河槽和河漫滩的糙率确定为统一的数值。由于拟建的防洪堤工程位于红山嘴水文站附近，而且拟建的防洪堤仅33KM，因此可以直接采用红山嘴站的洪水分析结果。根据工程防洪标准以及施工组织安排，本次只计算30年一遇洪水对应的水位。计算采用断面比降法，结果见表210。河道水面线见图29。各断面水位、流速及最大水深计算表P333表210序号桩号水位M最大水深M过水断面面积M2湿周NI1000057330148432955515000360007620800579401594239355180003600082320005896815542479581560036000874260059502135407235080500360008353200599651644044251910003600088防洪堤段河道水面线图图2928其他281冰情由于红山嘴水文站断面以上泉水的汇入，根据红山嘴站的冰情观测资料1955年1978年可以看出，河道开始结冰结日期在11月中旬，最早在11月1日1957年，最晚为12月20日1958年。全部融冰日期为3月中下旬，最早为1月13日1957年，最晚为4月13日1957年，但是河道基本不封冻，只是在19651966、19661967和19701971河道封冻了。自1979年电站引水渠建成后，红山嘴断面以下河段冬季基本没有流水，也就没有冰情了。282水质XX河上各测站水化学观测资料不多，除红山嘴站有8年系列外，其余各站只有1982年1984年三年资料。总体上说，XX河水体比较洁净，物理性质为无色无味，在流量平稳期呈澄清状态。水的类型以CCA为主，PH值一般为80，矿化度约02G/L，历年平均总硬度在25毫克当量/升左右。红山嘴站平均离子总量为257MG/L，离子径流量为342万T。肯斯瓦特站平均离子总量为193MG/L，离子径流量为206万T。根据石河子市环境保护部门对XX河肯斯瓦特站和红山嘴站水质监测结果，采用内梅罗污染指数法，评价标准为地面水环境质量标准GB38382002第二类标准，评价结果为水体属一级清洁水质，多年水质变化不大，相对比较稳定。3工程地质31区域地质概况311地形地貌XX河位于天山北麓中段，准噶尔盆地南缘，地形由南向北呈明显的四个阶梯状分布1中高山区XX河上游哈熊沟以南为中高山区，海拔15004000M，大多数山峰在4000M以上，河谷下切强烈，呈“V“字形，两岸多呈5O7O陡坡，河道纵坡2022，地形险峻，为古生代地层分部区；2中低山区哈熊沟肯斯瓦特段，为中低山区，海拔8001700M，河道为“V“形峡谷，切割深度100350M，河谷两岸有数级阶地分布，两岸阶地不对称分布，河道纵坡9左右，为中新生代地层分部区；3低山丘陵区肯斯瓦特红山嘴段，为低山丘陵区，海拔6501000M，呈山间洼地形态，河谷多为“U“形或较开阔谷地，两岸均有阶地发育，但不对称，为新生代地层分部区；4冲洪积平原区及风积沙漠区红山嘴以北为冲洪积平原区及风积沙漠区，海拔300600M，河道在红山嘴夹河子水库段较为开阔，地层以砾石为主，上覆薄层土壤的双层结构；夹河子以下河段河道愈来愈弯曲，形成“S“形河道，在炮台、下野地一带XX河沿古尔班通古特大沙漠南侧蜿蜒向西延伸。夹河子水库以下河道经过多次变迁改道，卫星影像清楚可见古河道遗迹。312地层岩性区内出露的地层由南向北依次为志留系、泥盆系、石炭系、二迭系、三迭系、侏罗系、白垩系、第三系和第四系。上游高山区的古生代地层，岩石坚硬，构造发育，中低山区为中生代和新生代地层，岩层呈东西向条带状分布夕低山丘陵区主要为新生代沉积物，第四系地层主要分布于河谷及两岸高台及红山嘴以北的平原区。工作区内出露的地层主要为新生界地层，前山带隆起是由第三系地层组成，山前倾斜平原由巨厚的第四系松散堆积物组成。1第三系R第三系地层为一套下第三系E湖相杂色砂岩和上第三系N褐红色、灰绿色泥岩、砂岩及砾岩组成；2第四系Q下更新统西域组Q1主要为胶结及半胶结状砾岩组成，出露于山区河谷内；中更新统乌苏群Q2出露于山前带及河流出山口段，岩性为深灰色含漂砾的卵砾石、砂砾石及低液限粘土，该层主要分布于高阶地上；上更新统XX群Q3主要出露于乌伊公路以南，是组成戈壁砾石带的主要物质，为冲洪积沉积，主要为青灰色卵石、砾石及低液限粉土组成，其上部的低液限粉土自南向北厚度由几十厘米到23M。上更新统全新统（Q34）地层主要出露于乌伊公路以北，是组成细土平原的主要物质，主要岩性为含卵石的砂砾石、中粗砂、粉细砂和低液限粉土、低液限粘土等；全新统地层主要出露于现代河床及河漫滩上，为较松散的卵石、砾石、砂和土组成。另外，全新统风积沙分布于XX河下游右岸，为古尔班通古特沙漠的南部边缘，主要有沙垅、沙梁、沙丘等形态，相对高差约1O2OM。313地质构造测区位于天山褶皱带北麓乌鲁木齐山前拗陷区，受地质构造影响，区内中、新生界地层产生褶皱，形成一系列近东西向展布的褶皱及断裂构造，简述如下1褶皱中生代以来，受燕山中早期、喜马拉雅末期构造运动的影响，在山前拗陷区形成了轴向与天山平行的四列隆起背斜构造，其主要特点是呈雁行状，两翼不对称，北翼陡南翼缓，相互间以宽缓的向斜相隔，四列背斜自南向北依次为第一排背斜包括南XX背斜、清水河子鼻状构造、齐古背斜等第二排背斜包括XX背斜、吐谷鲁背斜等；第三排背斜包括独山子背斜和安集海背斜；第四排隆起为西湖隆起和呼图壁隆起；2断裂受构造作用，山前拗陷区形成了一系列与天山大致平行，走向NWW的断裂，主要有准噶尔南缘断裂该断裂是一条分隔天山与准格尔拗陷的边界断裂，总体走向西北偏西，倾向SW，倾角4075，总长240KM，属压扭性区域深大断裂。该断裂自新生代以来表现出强烈的活动迹象，该断裂距XX河渠首35KM。霍尔果斯一XX一吐谷鲁断裂该断裂位于北天山山前北翼，总体走向80，倾向SE，倾角4060，由霍尔果斯向东延伸至XX、吐谷鲁一带，全长120KM，为一压扭性断裂。该断裂发育于XX背斜的山前地带处，走向100，倾向SE，倾角在4050之间，第三系地层向北逆冲于第四系沉积物上，断裂在XX河口切割I级阶地，在级阶地上形成高达7M左右的断层陡坎。该断裂在地貌上亦有所反映，断裂通过河床处，断裂上盘植被较为茂盛，说明基底抬升，地下水位埋深较浅，断裂下盘，植被稀少，沿河床植被呈东西向带状展布。据XX地震局在被切割的地层取样进行热释光年龄测定，最新为距今5700400年，说明该断裂在全新世仍有活动。该断裂在XX河渠首下游400M左右处通过。北XX隐伏断裂位于石河子市北20KM，为一区域性隐伏活动断裂。具体见下图，构造略图314区域稳定性评价XX土谷鲁断裂从工程区通过，该断裂为全新世活动断裂，该区自中新世以来，断裂活动较强烈，区域稳定性差。据地矿局资料，准噶尔南缘断裂活动速率126546MM/A，为一强烈活动断裂，亦是大震发震断裂，该区历史上曾有过多次中强震记录，其中就有19O6年XX西南发生过8级地震。工