甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程初步设计报告

0甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程初步设计报告甘肃省庆阳市水利勘测规划设计二九年十月甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程目录0目录1综合说明511概况512气象、水文513区域工程地质614工程建设任务及规模716工程设计8161堤顶高程设计8162河堤设计堤底高程9163护岸工程设计9164堤岸总高度确定10165护岸和桥的连接1017工程管理1018工程施工1019环境保护11110投资概算及工程量11111经济评价11112节能分析12113结论及建议132水文1521气象1522洪水15221流域概况15222控制断面的确定15223洪水分析计算16224洪水计算成果可靠性分析1923泥沙203工程地质2431概述2432区域地质24321区域地质概况24322地层岩性2533工程地质条件2534、水文地质条件26甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程目录135、物理地质现象2736地震地质条件2737天然建筑材料274工程任务和规模2841防护段工程现状及存在问题28411防护段工程现状28412防护段存在的问题2842项目建设的必要性2843工程任务2944工程规模及工程等别295河堤规划布置3051河道形态分析3052造床流量3053河相关系3154护堤线布置326工程设计3561工程设计采用的主要规程规范3562工程级别及防洪标准3563洪水河槽断面设计35631堤顶高程设计35632冲刷深度计算41633基础埋深43634堤岸总高度确定4364护岸工程设计44641护岸堤型选择44642护岸建筑物结构型式44642护岸工程设计4666护岸和桥的连接4768建筑物及工程量汇总477工程管理4871建设和运行管理4872工程管理范围和保护范围49721工程管理范围49722工程保护范围498施工组织设计5081施工条件50甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程目录2811工程条件50812材料购置与加工50813施工供电50814施工供水50815工程特点及工程量5182施工导流及围堰5183主体工程施工51831土方工程施工52832混凝土工程施工5284施工总布置52841规划布置原则52842交通设施53843生产及生活设施5385施工总进度53851施工总工期53852施工进度5386施工组织5487主要技术供应54871主要建筑材料54872主要施工机械5488施工质量控制549环境影响评价5591环境影响评价5592水土保持5610工程投资概算57101投资概算571011编制依据571012基础单价571013编制方法581014投资概算591015工程概算表5911经济评价61111概述611111工程概况611112经济评价的依据611113经济评价的原则61112投资费用计算621121年运行费62甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程目录31122流动资金62113效益估算621131新增耕地和恢复耕地效益621132防洪、抢险、救灾费用631133旅游效益63114国民经济评价指标63115综合评价641151评价指标641152社会效益641153环境生态效益6412节能分析65121节水分析65122节电分析65123节燃料分析65124节能分析与评价6613结论及建议67马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程综合说明41综合说明11概况庆城县位于甘肃省庆阳市北部，东于华池接壤，南于合水县为邻，西与镇原县及西峰相连，北与庆城县毗邻。东川为马莲河一级支流，纵穿庆城县境内，地势北高南低，整个地形沿河道南北呈狭长带状分布。庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程地处庆城县县城以东，涉及庆城镇2个行政村，5个自然村，1036户，5400人，耕地面积092万亩。工程区主要种植小麦、玉米、瓜菜等，人均产粮480公斤，农民人均纯收入1880元。工程区地处陇东黄土高原丘陵沟壑区，沟壑纵横，植被稀疏，覆土松散。夏季是暴雨比较集中的时期，而且历时短，强度大，形成的洪水陡涨陡落，东川河床两岸防护设施较少，由于洪水冲淘，造成左右岸塌岸严重。为了从根本上解决问题，减少损失，整治河岸工程建设显得尤为突出。工程建设对保护农田及公路，增加耕地，减少水土流失，改善河道环境，保障两岸群众生命财产安全将发挥重要作用。我院受旅游公司的委托，对工程区进行全面实地勘察，进行该项目可行性研究报告的编制工作。12气象、水文工程区属中温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，冬季寒冷少雨雪，持续时间长；春季冷暖变化大，干旱少雨；夏季气温高，多暴雨；马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程综合说明5秋季降温快，多连阴雨。年平均气温106，全年以1月份最低，7月份最高，极端最高气温36，极端最低气温147。年日照时数26716小时，无霜期174天，多年平均降水量5228MM，年蒸发量1788MM，最大冻土深度86CM。工程区设计洪水采用水文比拟法及甘肃省水文图集推荐的地区经验公式法分析计算，两种方法互相验证后，以水文比拟法计算结果作为设计依据，即20年一遇洪水，东川下游以上洪峰流量为32361M3/S，马莲河上流游以上洪峰流量为48603M3/S，10年一遇洪水，东川下游以上洪峰流量为22525M3/S，马莲河上流以上洪峰流量为34513M3/S。13区域工程地质马莲河东川河床基岩两岸出露高度在0560M之间，基岩为白垩系红色砂岩和页岩，表层有微风化，深度在0510M左右。整个河床为基岩面出露，河床基岩上部为第三纪砂砾石层和第四纪晚更新统黄土。覆盖层厚0545M，河床基岩上部砂砾石层和黄土层受水流冲刷极不稳定，塌岸严重，工程区地质构造稳定，无大的断裂及褶皱，工程条件较好。根据中国地震动参数区划图（GB183062001），工程区所在位置地震动峰加速度为01G，地震反映谱特征周期为05，本工程应按度设防。工程所需砼粗细料，砂子采用巴家咀砂场，距施工场地65KM，石子从庆城县二十里沟口拉运，距施工场地80KM，以上两种材料场地是庆阳市最大工程使用的材料产地，储量大，质量可靠，能满足设计要求。马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程综合说明614工程建设任务及规模张家沟至斩山湾段护岸工程，规划新建护岸左右岸总长11074KM，其中左岸新建护岸长640KM，右岸新建护岸长4674KM。此次初步设计拟修建迎凤桥段（38004600）、斩山湾段（70507700）护岸左右岸总长195KM，其中左岸新建护岸长145KM，右岸新建护岸长05KM。护岸工程建成可恢复耕地200多亩，增加耕地50多亩，保护耕地092万亩，保护农户1036户，5400人，工程对庆城县旅游事业的发展将起到不可估量的作用，对保护环境减少水土流失也将发挥积极作用。本工程保护耕地面积092万亩、人口054万人，另外还增加旅游效益，根据防洪标准（GB5020194）东川下游00006800段防洪标准按10年一遇洪水设计，相应洪峰流量22525M3/S。马莲河上流游68007700段右岸沿公路及县城，按10年一遇洪水设计，相应洪峰流量34513M3/S。堤防工程设计规范（GB5028698），护岸工程等别为级，主要建筑物设计为5级，次要建筑物设计为5级。15河堤规划布置造床流量根据甘肃省主要河流的整治实践及已建河堤的经验，造床流量选用15年一遇的洪峰流量。经计算东川00006800段造床流量为4133M3/S，马莲河68007700段造床流量为6721M3/S。稳定河宽根据造床流量、河道比降等，计算稳定河宽B30M左右，因此，该河段治导线宽度以不小于造床流量下的稳定河及现状河床宽度为下限布置。马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程综合说明7堤线宽度堤线宽度的确定应遵循的原则满足安全、经济、通畅的泄洪要求；适当考虑河相关系，尽可能利用现有堤防；尽量做到左右岸、上下游兼顾，从实际出发尽量少占地或不占地，达到现实可能性和经济合理性；堤距宽度不小于造床流量下的稳定河宽。治导线宽度治导线宽度其下限应不小于造床流量下的稳定河宽，上限以自然堤宽确定。该工程堤线宽度，根据其左右岸自然堤线以及原建堤线痕迹，确定其治导线宽度为60M120M之间。治导线布置该工程治理段范围在马莲河及东川左右岸，从封家洞村的张家沟0000开始至下游马莲河斩山湾大桥7700结束。为了兼顾左右岸利益，又尊重历史上形成的既定事实，其治导线基本沿原建堤防堤线痕迹布置，并结合左右岸规划堤线，以保证该河段有足够的行洪宽度。通过测算，规划左右岸共布置河堤长11074KM，其中左岸长640KM，右岸长4674KM。此次初步设计拟修建迎凤桥段（38004600）、斩山湾段（70507700）河堤左右岸总长195KM，其中左岸长145KM，右岸长05KM。16工程设计161堤顶高程设计水面曲线计算河宽按河堤建成、河槽清障后的断面计算，坡降以J实测值计，根据河道地貌特性，在工程区布设39个河道断面，以最末端断面（7700）为控制断面；河道水流为恒定非均匀流，按照水面线方程伯努力方程，推算求得设计洪峰流量下，河道断面水力要素。马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程综合说明8计算得波浪爬高值为037M，安全超高05M。则护堤超高值为Y09M。堤顶高程的确定堤顶高程水面高程堤顶超高。经计算堤高821135M，堤顶高程设计见表62。冲刷深度计算依据堤防设计规范推荐采用冲刷深度计算公式，冲刷深度按平顺段与凹岸斜冲段分别计算。162河堤设计堤底高程堤岸基础埋深等于深泓线以下冲刷深度加安全埋深。根据以上实测断面计算成果，为考虑安全，加05M安全埋深，由于治理段河床为石质河床，护岸基础置于基岩上，基础埋深05M，河堤设计堤底高程计算见表62。表中设计堤顶高程及堤底高程均为调坡后的高程。河堤不同位置堤底高程和堤顶高程，详见纵断面设计图。163护岸工程设计工程规划新建护岸左右岸总长11074KM，其中左岸新建护岸长640KM，右岸新建护岸长4674KM。此次初步设计拟修建迎凤桥段（38004600）、斩山湾段（70507700）护岸左右岸总长195KM，其中左岸新建护岸长145KM，右岸新建护岸长05KM。本次设计，一是满足设计功能及规模要求；二是能确保安全可靠的正常运行；三是尽量采用先进的新材料、新工艺；四是方便操作；五是马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程综合说明9在施工过程中能保护周边环境，不干扰或尽量少干扰社会环境等，最终达到技术可靠、经济合理、环境改善、社会满意的效果。护岸结构型式经比选后选用迎水坡比125，背水坡坡比112，护坡形式下部（河床以下3M）采用C20现浇混凝土，上口衬砌厚度20CM，下口衬砌厚度230CM。上部采用C15砼预制块护砌，厚12CM。基础采用30CM50CM矩形混凝土预制块。164堤岸总高度确定护岸工程在不同控制断面的基础埋深为05M，马莲河及东川水深731035M，超高09M。不同控制断面护岸总高度详见表62。165护岸和桥的连接本护岸工程途经周祖陵大桥，周祖陵大桥段护坡与桥墩上下游护坡相连，若坡比不一致，设10M长的渐变段与桥墩护坡平顺连接，接缝处采用沥青砂浆止水，漫水桥与护坡采用八字墙连接，设计护坡长10M。17工程管理工程建成后，移交庆城县旅游局，进行堤防工程段的维护管理工作，同时结合地形设置护堤林带、防浪林带、护堤草坡等绿化工作。工程管理办法按水法、防洪法和河道管理条例等制定。18工程施工护岸工程共辖庆城镇1个乡镇，位于县城东部，交通便利，工程所马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程综合说明10需外来材料由公路可直接运输到施工现场，交通十分便利。工程区场地平坦，开阔，便于施工利用。工程所用的天然建筑材料及物资都可以从周边区域采购，贮量丰富，质量优良，能够满足供应。工程采用分段施工法，采用以机械和人工相结合的施工方法。19环境保护护岸工程的建设对环境产生的不利影响是暂时的，采取一定措施后，可以减缓不利影响，该项工程的生态效益、社会效益和经济效益显著。因此从环境保护角度考虑建设堤防工程利大于弊，建议尽快建设。110投资概算及工程量此次初步设计拟修建迎凤桥段（38004600）、斩山湾段（70507700）护岸左右岸总长195KM。工程概算总投资67341万元，其中迎凤桥段护岸工程概算总投资37448万元，；斩山湾段护岸工程概算总投资29893万元。迎凤桥段（38004600）护岸工程概算总投资37448万元，其中建筑工程27764万元，临时工程3134万元，其它费用4766万元，预备费1783万元。斩山湾段（70507700）护岸工程概算总投资29893万元，其中建筑工程21136万元，临时工程3035万元，其它费用4299万元，预备费1423万元。马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程综合说明11111经济评价（1）评价指标当社会折现率为8时，主要国民经济评价指标经济效益费用比EBCR115大于1；经济净现值ENPV124500万元大于0；经济内部收益率EIRR113大于8，各指标满足规范要求，工程在经济上合理。（2）社会效益本工程实施后，改变了当地防洪结构，提高了防洪能力，有效的保护了城市农村的生活水平，可以产生以下社会效益庆城镇的封家洞及药王洞村免受遭洪水袭击，可以挽回经济损失；有力的防止沿河公路及两岸不再受洪水危害，保护耕地092万亩及人民生命财产的安全，对社会稳定、经济发展具有很大的经济与社会效益。对繁荣地方经济文化水平意义重大。3实施后，河道整体环境得到改善，给庆城县周祖陵旅游区的进一步发展提供了良好的外部环境。112节能分析根据国家发改委以发改投资20062787号文，国家发展改革委员会关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知要求，庆城县马莲河及东川护岸工程耗能主要集中在建设期，节能主要从水、电、燃料三方面分析。施工期消耗的依次能源，油352T，原煤266T，折算标准煤约为马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程综合说明12811T；二次能源消耗电63万KWH，折算标准煤约为191T。本工程施工期总能源消耗相当于8301T标准，属于节能投资项目。113结论及建议护岸工程建成后可恢复耕地200多亩，增加耕地50多亩，保护耕地092万亩，保护农户1036户，5400人，工程对庆城县旅游事业的发展将起到不可估量的作用，对保护环境减少水土流失也将发挥积极作用。防止水患，根治祸源，成为沿岸人民的共同愿望。对马莲河及东川护岸工程进行兴建、整治，提高防洪能力，改善环境，保障沿岸人民群众生命财产安全，促进带动和有力保障地方经济的发展，是十分适时必要的。建议尽早实施，尽早发挥效益。马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程综合说明13工程特性表表12序号项目名称单位数量备注一水文治理段河流东川下游、马莲河上游流域面积东川6800以上KM23063马莲河7700以上KM213674河道平均比降21洪峰流量（P10）M3/S15386东川6800以上M3/S22525马莲河7700以上M3/S34513洪峰流量（P5）M3/S19152东川6800以上M3/S32361马莲河7700以上M3/S48603二地质防洪堤地基岩性岩石基本地震烈度度三防洪标准及工程等级1010年一遇洪水M3/S22525东川6800以上20年一遇洪水M3/S48603马莲河7700以上护岸工程5级四主要工程建筑物护岸KM195左岸KM145左岸KM050护岸断面型式坡式护岸上部为砼预制石,下部为C20砼结构五主要工程数量土方开挖万M319288192876砂砾石开挖万M320420358石方开挖万M30151545碾压土堤万M335235277C20混凝土万M3028128056C15砼预制块万M302932925马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程综合说明14序号项目名称单位数量备注六工程总投资万元67341建筑工程投资万元489七经济评价经济内部收益率113经济净现值12450经济效益费用比115甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程水文152水文21气象工程区属中温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，冬季寒冷少雨雪，持续时间长；春季冷暖变化大，干旱少雨；夏季气温高，多暴雨；秋季降温快，多连阴雨。年平均气温106，全年以1月份最低，7月份最高，极端最高气温36，极端最低气温147。年日照时数26716小时，无霜期174天，多年平均降水量5228MM，年蒸发量1788MM，最大冻土深度86CM。22洪水221流域概况东川张家沟至斩山湾段护岸工程位于庆城县东部，座落在马莲河上游和东川下游。该流域属黄土丘陵沟壑区，境内沟壑纵横，梁峁交错，植被覆盖率低，水土流失严重。东川河道控制断面（6800）以上，控制流域面积3063KM2，马莲河上游即斩山湾桥以上控制流域面积13674KM2，治理河段河床平均比降21。222控制断面的确定东川张家沟至斩山湾段护岸工程辖庆城镇1个乡镇，工程区分两个控制断面，东川下游00006800段以西河与东川交汇处（6800）为控制断面，控制流域面积3063KM2，马莲河上游68007750段以斩山甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程水文16湾大桥上游20M处为控制断面，控制流域面积13674KM2。223洪水分析计算（1）洪水特性马莲河流域洪水主要由降暴雨形成，一般发生在每年69月间，以78月份洪水为最大。由于暴雨类型不同，再加上地形、地貌、土壤、植被等方面的差异，所形成的洪水也各异。一般局部暴雨洪水较多，东川植被较好，洪水过程一般较黄土区为胖，土壤的下渗能力比黄土区要强些，由于少量表层流的产生，使洪水退水历时亦比黄土区要长些；西川由于黄土广泛分布，植被多稀疏，下渗的雨水除部分补给深层地下水外，多消耗于雨后的土壤蒸发，洪水过程多尖瘦，峰高量小，历时短暂。（2）设计洪水本工程设计标准为P10（十年一遇）。本项目区上游有西川庆阳水文站和东川贾桥水文站，两站均于1951年成立，属国家基本测站，观测资料都经过整编审查、正式刊印，资料精度高。现收集到资料有东川贾桥站19522007年，西川庆阳站19522000年，资料系列长，能够满足设计要求。、历史洪水及重现期的确定历史洪水调查值以整编刊印、经审查后的甘肃省洪水调查资料为依据，将有关历史洪水要素摘录于下表21。甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程水文17表21西川、东川历史调查洪水资料洪水要素调查河段集水面积KM2年份洪峰年份洪峰年份洪峰年份洪峰庆阳水文站（西川）106031863193319774810庆城七里湾（西川）105901863733019336170庆城二十里（西川）105341863761019336090庆城东门（东川）3063186368601977555019333520注上表中东川1863、1933年洪水来自黄委会1957年以前调查资料整理西川庆阳水文站以上控制流域面积10603KM2，东川控制流域面积3063KM2，由洪水调查成果表可知在水文站上游共调查到1863、1933、1977年3次历史洪水。这几次洪水，西川、东川调查认为1863年最大，1933年次之，1977年第三，1977年调查洪与实测洪水相差较大，按实测系列处理。表22西川、东川历史洪水峰量及重现期年份186319331977洪峰流量（M3/S）761061704810庆阳站洪水重现期（年）14573按实测处理洪峰流量（M3/S）686035205550贾桥站洪水重现期（年）14573按实测处理、设计洪水计算00006800护岸建在东川河道上，工程区以上控制流域面积3063KM2，上游7KM处设有贾桥水文站，水文站以上控制流域面积2988KM2，以贾桥站为参证站，用水文比拟法求桩号6800以上流域的设计洪水，用水文图集法进行验证后作为设计洪水采用值。甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程水文1868007750护岸建在马莲河干流上游，距西川、东川汇合口890M，工程区以上控制流域面积13674KM2，上游789KM处设有东川贾桥水文站，西川庆城西门外设有庆阳水文站，庆阳水文站以上控制流域面积10603KM2，工程区与西川下垫面基本相似，面积相差不大，故以庆阳站为参证站，用水文比拟法求桩号7750以上流域的设计洪水，用水文图集法进行验证后作为设计洪水采用值。水文比拟法依据贾桥站和庆阳站实测年最大洪峰流量系列，加入历史洪水成果进行频率统计分析计算，用矩法初估统计参数，采用PIII曲线适线，设计洪水统计参数及不同频率设计洪水成果见下表23，频率曲线图见附图。西川庆阳站、东川贾桥站洪水计算成果表单位洪峰流量M3/S表23资料系列统计参数频率为P的设计值项目NNA均值CVCS/CV1050100200667贾桥站145544979811430566773188322192135684072庆阳站14549213297107330725584172429628186755770用面积指数比法采用公式Q设（F设/F参）06Q参，求得工程处不同频率设计洪水见下表24工程区设计洪峰流量成果表单位洪峰流量M3/S表24流域面积频率为P的设计值工程区KM210501002006676800以上3063575263236122525137714133甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程水文197750以上13674821914860334513217546721（2）水文图集法工程区所在地分别为马莲河东川和马莲河干流，分马莲河东川和马莲河干流及马莲河西川洪德以下干支流两部分进行计算。洪峰流量经验公式为马莲河东川QC/F0243马莲河西川洪德以下干支流QC/F0517QFQ式中Q相对于某一频率的设计洪峰流量M3/S；F流域面积（KM2）Q相对于某一频率的洪峰流量模数M3/S/KM2C相对于某一频率洪峰流量系数经计算，不同河段洪峰流量计算成果见表25。水文图集法计算工程区设计洪峰流量成果表单位洪峰流量M3/S表25流域面积频率为P的设计值工程区KM210205010000006800306357054452953196823605680077501367475190601724346331826224洪水计算成果可靠性分析工程区不同频率洪水计算成果见表26。甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程水文20工程区洪水计算成果比较表表26工程区庆阳水文站贾桥水文站东川下游马莲河上游东川下游马莲河上游单位频率分析法水文比拟法水文图集法流域面积KM2103602988306313674306313674QP1洪峰流量M3/S722585667657526821915705475190QP5洪峰流量M3/S417243188332361486033196843463QP10洪峰流量M3/S296282219222525345132360531826QP20洪峰流量M3/S18675135681377121754多年平均洪峰流量M3/S132979798994415489水文比拟法是根据水文站实测资料经频率分析后，按流域面积参证计算工程区不同频率设计洪峰流量；水文图集法是根据统计资料推算的，采用1978年以前的水文资料，缺少近二十年资料，但二者计算结果比较接近，可以互相验证。由于水文比拟法采用实测资料较长，又有加入了历史特大洪水，计算结果较为接近实际情况，因此本工程设计采用水文比拟法计算的洪水成果作为设计依据。即20年一遇洪水，东川下游以上洪峰流量为32361M3/S，马莲河上流游以上洪峰流量为48603M3/S，10年一遇洪水，东川下游以上洪峰流量为22525M3/S，马莲河上流以上洪峰流量为34513M3/S。河段项目甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程水文2123泥沙231产沙概况马莲河上游一级支流西川及东川，东川流域植被较好，降雨形成地表径流挟入河流的悬移质泥沙相对较少；西川属黄土丘陵沟壑区，地形破碎，多山梁、峁、崾岘等地形，冲沟发育，植被较差，黄土裸露，水土流失严重，为工程区的主要产沙区。232悬移质泥沙工程区设计断面无实测泥沙资料，所处河段又是多沙河段。因此，项目区悬移质年输沙量依据庆阳水文站悬移质年输沙量侵蚀模数成果来确定。庆城以上西川流域面积10603KM2，年均输沙量08438108T，平均含沙量35693KG/M3,侵蚀模数7958T/KM2。233推移质泥沙根据马莲河河流的特点，推移质输沙量按悬移质输沙量的15估算得到为1266104T。工程区多年年平均总輸输水量为9704104T。甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程水文220010102051251020304050607080909598999989995999910000100020010050201055102050100500200010000重现期（）频率（）域域域域域域域域域马莲河西川庆阳站洪峰流量庆阳站洪峰流量频率曲线均值CVCS/CV1329651073300流流02000400060008000100001200014000160001800020000N145A2N49L0甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程水文230010102051251020304050607080909598999989995999910000100020010050201055102050100500200010000重现期（）频率（）域域域域域域域域域马莲河东川贾桥站洪峰流量贾桥站洪峰流量频率曲线均值CVCS/CV979791140300流流02000400060008000100001200014000160001800020000N145A4N54L2甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程工程地质243工程地质31概述工程地质勘察工作以本工程区的地形测绘及踏勘为主导，在借鉴已建堤防工程及现行河道内天然建筑材料的开采情况下，阐明本护岸工程的基本工程地质条件。庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾城段护岸工程共辖庆城镇1乡镇，修建迎凤桥段（38004600）、斩山湾段（70507700）护岸左右岸总长195KM，其中左岸新建护岸长145KM，右岸新建护岸长05KM，交通方便。为了阐明护堤地基的岩性及其工程性质，尤其是抗冲刷的性质，对堤基覆盖层进行了挖探坑及取样试验工作。32区域地质321区域地质概况工程区位于庆城县县城以东，在马莲河上游东川下游一、二级台地上。海拔10001150M，川道呈条形，东川及马莲河一级阶地和漫滩为洪积阶地，构成川区台地。地形成阶梯状，仅漫滩和一级阶地地形低平，多以白垩系为基座，其上覆盖厚度不等的第四系松散堆积物，属于侵蚀堆积地貌。一级阶地河床两侧呈断续状不对称分布，阶面平坦，微向河床方向倾斜，宽度100400M，以陡坎形势与河漫滩或河床相接，陡坎高出河床510M。甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程工程地质25322地层岩性工程区出露地层下白垩纪（K1）青灰色砂质页岩、绿色泥质页岩和第四系黄土等。由老到新分层叙述下白垩纪（K1）青灰色砂质页岩，岩石致密、坚硬，具水平层理，岩体较完整，厚度0210M，表面岩层属中等风化，风化厚度05M左右。下白垩纪（K1）绿色泥质页岩，岩石致密，干状态下坚硬，易分化，具水平层理，岩体较完整，厚度0510M，表面岩层属中强风化。第四系全新统（PLQ42）为马莲河一级阶地冲洪积物，上部为厚1050M的壤土、砂壤土，下部为砂砾石层。第四系全新统（PLQ43）洪积含砂砾层，砂砾成份由砂岩、砾岩、灰岩、僵结石等组成，不均一，在河床上零星分布。33工程地质条件本工程建于马莲河和东川，大部分治导线在级阶地坎下河床及河漫滩上布设，由于河道较窄,治导线沿河道自然走向的级阶地布置。工程自庆城镇封家洞村的张家沟自然村开始，到下游药王洞村的斩山湾大桥为止。两岸规划总长11074KM，其中左岸规划长64KM，右岸规划长4674KM。此次初步设计拟修建迎凤桥段（38004600）、斩山湾段（70507700）护岸左右岸总长195KM，其中左岸新建护岸长145KM，右岸新建护岸长05KM。甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程工程地质26庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾城段护岸工程所在地张家沟至斩山湾段河水主流变化大，蜿蜒曲折，河道呈“S”型，对张家沟0000、封家洞1100、曲家湾2650、周祖陵桥4400、李家后沟5100、赵石崖5900、药王洞6400、斩山湾湾7700断面处取土样24组颗粒试验分析，河床表层有0536M厚度的漫滩砾质土，间有砂卵石透镜体，其下为基岩，基岩水平状分布，本层砂砾土的干密度为1820G/CM3比重269，孔隙率N220274，不均匀系数QU2154300，内摩擦角3133，饱和内摩擦角2628，与砼之间的摩擦系数为F05，允许承载力为025040MPA。允许不冲流速09M/S。不同断面土样粒径组成见下表土工试验成果见附件1。砂（卵）砾石颗粒粒径特征表桩号试验编号界限粒径D90MM界限粒径D60MM平均粒径D50MM中间粒径D30MM等效粒径D20MM等效粒径D15MM有效粒径D10MM颗粒粒径D5MM颗粒粒径D3MM小于5MM含量P5小于25MM含量P20000张家沟37148109321631150906805365261100封家洞35149415090740560403413512650曲家湾27151118744134261915235984400周祖陵桥40185135431221510082291655100李家后沟311284412721155115096365185900赵石崖46189247312516110933156400药王洞4217611227110907030353752957700斩山湾561810642282419131034216234、水文地质条件工程区地表水主要有马莲河和东川，地下基岩裂隙水，承压水在工甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程工程地质27程区埋藏较深。地表水体的补给来源主要靠基岩裂隙水和大气降水补给，为常年径流，经化验东川河水质较好，可以作为灌溉和人饮水源，但马莲河水质较差，对普通硅酸盐水泥有侵蚀破坏（详见水质化验单）。35、物理地质现象工程区河谷地形呈“U”形，左右岸基岩大部分出露，上覆巨厚的第四系黄土层，岸坡稳定，地形平缓，不存在冲沟、崩塌、滑坡、落水洞等不良物理地质现象。36地震地质条件根据中国地震动参数区划图（GB183062001），工程区所在位置地震动峰加速度为005G，地震反映谱特征周期为045，本工程应按度设防。37天然建筑材料工程石料场选在合水县板桥石料场沟采购，距工地距离30KM，该处岩层结构完整，密实，厚度大，储量丰富。岩石为石灰岩，质地坚硬，天然密度为2225G/CM3，抗压强度304313MPA，饱和抗压强度249277MPA之间。软化系数08088，允许承载力0405MPA。储量、质量均能满足工程要求。工程所需砼粗细料，砂子采用巴家咀砂场，距施工场地65KM，石子从庆城县二十里沟口拉运，距施工场地80KM，以上两种材料场地是庆阳市最大工程使用的材料产地，储量大，质量可靠，能满足设计要求。甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程工程地质28甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程工程任务和规模294工程任务和规模41防护段工程现状及存在问题411防护段工程现状庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾城段护岸工程左岸大多为公路，右岸为农田和村庄，治理河道长11074M。左右两岸沿岸有2个行政村，5个自然村，1036户，5400人，耕地面积092万亩，该段河道无任何防护设施，由于洪水长年冲刷，河道已形成“S”型，湾道多，河床窄，造成左右岸塌岸严重，农田逐年减少，修建该段护岸工程势在必行。412防护段存在的问题但由于马莲河东川张家沟至斩山湾城段河道无任何防护设施，在汛期仍然是洪水泛滥成灾，左岸塌岸毁田时有发生，右岸洪水上滩，淹没庄稼，极大地危害农田及岸边农户的安全。近20年来已有1000余亩耕地变为沙滩。42项目建设的必要性该工程区内现有庆城县县城的机关单位、学校、长庆油田等企业单位及城市居民，县城总人口8万多人，同时有庆城镇封家洞和药王洞两个行政村8个自然村，农村人口5400多人，耕地092万亩。由于东河及马莲河河床横向极不稳定，河岸受洪水冲刷比较严重，右岸与县城城区相接，经常发生塌岸险情，加之城区多出临河段，地势低洼，直接受甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程工程任务和规模30洪水淹没威胁，严重影响了城市公共设施和人民群众生命财产安全，是制约县城经济发展的主要因素，左岸居民及耕地历年遭受不同程度的洪水侵袭。为了保护县城及沿岸村民及耕地的安全，在保证西河行洪宽度的前提下，拟规划兴建该段护岸工程是十分必要的，也是非常迫切的。东川张家沟至斩山湾城段河已由县政府划为庆城县周祖陵公园旅游区，计划在东川左岸开辟一条林荫滨河道，为各届游客提供良好的旅游、休闲、娱乐场所，为改善旅游环境提供基础保障，修建该段护岸工程是势在必行，县委县政府已把治理该段河道列为重在议事日程。43工程任务根据东川及马莲河道的实际情况，通过现场勘测及计算分析，在充分认识和理解河道的基础上，针对两岸防护需要，进行全面规划，综合治理，因害设防，逐步提高抗洪能力，保护农民生命财产、左右两岸耕地以及为游客提供良好的旅游环境等。44工程规模及工程等别张家沟至斩山湾段护岸工程，左右岸长11074KM，其中左岸64KM，右岸4674KM。两岸规划总长11074KM，其中左岸规划长64KM，右岸规划长4674KM。此次初步设计拟修建迎凤桥段（38004600）、斩山湾段（70507700）护岸左右岸总长195KM，其中左岸新建护岸长145KM，右岸新建护岸长05KM。护岸工程建成可恢复耕地200多亩，增加耕地50多亩，保护耕地甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程工程任务和规模31092万亩，保护农户1036户，5400人，工程对庆城县旅游事业的发展将起到不可估量的作用，对保护环境减少水土流失也将发挥积极作用。本工程保护耕地面积092万亩、人口054万人，另外还增加旅游效益，根据防洪标准（GB5020194）东川下游00006800段防洪标准按10年一遇洪水设计，相应洪峰流量22525M3/S。马莲河上流游68007750段右岸沿公路及县城，按10年一遇洪水设计，相应洪峰流量34513M3/S。堤防工程设计规范（GB5028698），护岸工程等别为级，主要建筑物设计为5级，次要建筑物设计为5级。5河堤规划布置51河道形态分析经对东川及马莲河治理河段实测1/2000地形图和现场踏勘调查分析，河道型态为大部分地段河床宽浅，滩槽高差小。主河槽随着每次洪峰涨落过程中的冲淤变化是涨水冲刷，落水淤积。岸边抗冲能力差，河势变化剧烈，主流河槽左右摆动，形成50200M宽的河漫滩。52造床流量造床流量是河流多年平均流量对河床塑造作用相当的一个流量，不是唯一的一个单值，而是一个确定的值域。是河道形态研究及整治工程中最基础的参数，其计算方法较多。根据甘肃省主要河流的整治实践，经验证认为适合甘肃省中小河流的造床流量为15年一遇的洪峰流量。甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程河堤规划布置32经计算东川00006800段造床流量为4133M3/S，马莲河68007750段造床流量为6721M3/S。53河相关系稳定河宽稳定河宽采用阿尔图宁公式计算式中BS稳定河宽（M）；Q平滩流量（M3/S）；J河道比降；稳定河宽系数，对于河床由粗、中、细沙组成的中游河段为1011，对于河床由细沙组成的下游较稳定的河段为1113，而较不稳定的河段则为1317。稳定河宽计算见表51。经计算稳定河宽B2030M，因此，该河段治导线宽度以不小于造床流量下的稳定河宽及现状河床的最小宽度布置。（2）河湾形态特征河湾平面形态曲率半径R、中心角（）、河湾跨度（LM），摆幅（TM）与弯曲系数（S）来表示。平面形态与稳定河宽关系R（39）B；LM（1214）B；TM（13）B。上述参数都是在造床流量下求得的，反映的是河弯平面形态的一般规律，在布设洪水治导线时，可根据其它因素有所变动，但上述参数仍是规划设计中普遍参照的规律，是规划中的主要整治指标。205SJQB甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程河堤规划布置3354护堤线布置堤线宽度堤线宽度的确定应遵循的原则满足安全、经济、通畅的泄洪要求；适当考虑河相关系，尽可能利用现有堤防；尽量做到左右岸、上下游兼顾，从实际出发尽量少占地或不占地，达到现实可能性和经济合理性；堤距宽度不小于造床流量下的稳定河宽。治导线宽度其下限应不小于造床流量下的稳定河宽，上限以河曲外包线或自然堤宽确定。该工程堤线宽度，根据其左右岸自然堤线以及原建堤线痕迹，确定其治导线宽度为80M120M之间。治导线布置该工程治理段范围在东川下游及马莲河上游左右岸，从庆城镇张家沟0000开始至下游斩山湾大桥7750结束。为了兼顾左右岸利益，又尊重历史上形成的既定事实，其治导线基本沿现有河堤线布置，并结合左右岸规划堤线，以保证该河段有足够的行洪宽度。通过测算，左右岸共布置河堤长11074KM，其中左岸64KM，右岸4674KM。此次初步设计拟修建迎凤桥段（38004600）、斩山湾段（70507700）护岸左右岸总长195KM，其中左岸新建护岸长145KM，右岸新建护岸长050KM。堤线具体布置见表5255其它河工建筑物布置张家沟至斩山湾段护岸工程，在河道左岸有马家沟、李家后沟、清水沟三条支沟。为解决支沟小洪水对护堤的冲刷，在马家沟等三条支沟处各建排洪涵管一座。甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程河堤规划布置34本护岸工程区内有周祖陵大桥，护岸与大桥边墩护坡相连，接缝处设沥青砂浆止水。布置见图。张家沟至斩山湾段护岸工程规划部位统计表表52河段区段名称起止桩号长度张家沟左岸000010501050右岸02911100809左岸11502000240026501100封家洞右岸1100140021002650850左岸26503550380041001200曲家湾右岸2650270050左岸41005050950周祖陵右岸4185460047505100765左岸52505800550李家后沟右岸5100530055506100750左岸60006400400赵石崖右岸62006700500左岸64006900705077001150张家沟至斩山湾段护岸药王洞右岸67507700950张家沟至斩山湾段护岸工程初步设计护堤部位统计表河段区段名称起止桩号长度曲家湾左岸38004100300左岸41004600500右岸42004600400迎凤桥周祖陵合计1200左岸70507700650右岸76007700100斩山湾药王洞合计750总计1950甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程河堤规划布置35稳定河宽计算表平滩流量稳定河宽河道比降稳定河宽系数横断面Q（M3/S）BS（M）J（）000041332350180130200413323501801304004133236317513060041332324190130800413324711401310004133221824013120041332548120131400413324371501316004133230120013180041332218240132000413325281251322004133202937513240041332301200132600413326431001328004133247114013300041332437150133200413325701151334004133230120013360041332301200133800413324371501340004133232419013420041332324190134400413322182401346004133223723013480041332548120135000413326431001352004133254812013540041332508130135600413326431001358004133247114013600041332377170136200413323241901364004133200340013660041332350180136800672129961801370006721299618013720067212996180137400672129961801376006721285323013甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程工程设计366工程设计61工程设计采用的主要规程规范水利水电工程等级划分及洪水标准；防洪标准；堤防工程设计规范；水利水电工程设计洪水计算规范；水工建筑物荷载设计规范；水工建筑物抗震设计规范；水工建筑物抗冰冻设计规范；水工混凝土结构设计规范；水电水利工程工程量计算规定。62工程级别及防洪标准根据根据城、乡防洪标准按防洪标准GB5020194、防洪标准按10年一遇洪水设计。堤防工程设计规范GB5028698，本工程属等工程，河堤工程按5级建筑物设计。63洪水河槽断面设计631堤顶高程设计（1）水面曲线计算河宽按河堤建成、河槽清障后的断面计算，坡降以实测值计，根J据河道地貌特性，在张家沟至斩山湾段布设39个河道断面，以最末端断面（7750）为控制断面；河道水流为恒定非均匀流，按照水面线方程伯努力方程，推算求得设计洪峰流量下，河道断面水力要素见表61。河道水面线计算公式甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程工程设计37ZAV22V12/2GQ2L/K2式中Z上下游断面水位差M；A动能修正系数；河道局部阻力系数；V1、V2上下游断面平均流速M/S；Q洪峰流量M3/S；L上下游断面距离M；K流量模数K1/2K1K2。2堤顶超高YREA式中Y堤顶超高（M）；R设计波浪爬高（M）；E设计风壅高度（M），其值很小忽列不计；A安全超高，根据堤防工程设计规范（GB5028698）的规定，5级堤防安全超高取05M。HRKROPV式中R波浪爬高（M）；K斜坡粗糙系数（对于砌石护面K075）；KP爬高累积频率换算系数（KP164）；KV经验系数（KV10）；RO无风情况下，光滑不透水护面（K1）、H1M时的爬浪高（RO25）；H堤前波浪的平均波高015M。计算得波浪爬高值为037M。则堤顶超高为Y087M，取09M。3堤顶高程的确定堤顶高程水面高程堤顶超高。计算堤高821115M。堤顶高程设计见表62。甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程工程设计38甘肃省庆城县马莲河东川张家沟至斩山湾段护岸工程工程设计39东川护堤水面线计算表611断面编号里程桩号距离（M）河床比降（I）糙率（N）沟底高程10年设计水位相应流速最大水深断面面积10年流量11000000180003510540510628039487557108225222