管道工程防洪评价报告

1、山西兴县工业基地 水资源综合开发利用一期工程穿岚漪河管道工程 防洪评价报告,二一年十二月,吕梁市水利勘测设计研究院,1.概述 项目背景,山西兴县工业基地水资源综合开发利用一期工程位于吕梁市兴县岚漪河流域的魏家滩至后彰墕村之间，主要任务是解决中铝兴县氧化铝项目的生产、生活用水及沿线居民的人蓄饮水问题。 兴县工业基地水资源综合开发利用工程作为工业基地建设的基础性工程，由山西省水利勘测设计研究院于2010年7月编制完成了山西兴县工业基地水资源综合开发利用工程一期工程可行性研究报告，（以下简称设计报告），该报告重点对兴县工业基地内的氧化铝项目生产、生活用水及沿线居民人畜饮水的供水工程进行了布置，并对工

2、程的取水方式、供水线路布置、主要建筑物型式等进行了设计。2010年9月，该可研报告经省水利厅审查后以晋水规计2010538号报省计委,1.概述 项目背景,受山西国际电力集团有限公司委托，我院承担了山西兴县工业基地水资源综合开发利用工程一期工程穿岚漪河管道防洪评价报告的编制工作，所评价穿岚漪河管道共9段，具体见下表,1.概述 评价依据,法律、法规和有关规定 河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）； 技术规范和技术标准 防洪标准（GB50201-94）； 公路工程水文勘测设计规范（JTG C30-2002）； 堤防工程设计规范（GB50286-98）； 山西省暴雨洪水计算手册； 水力计

3、算手册（第二版）； 相关资料 山西兴县工业基地水资源综合开发利用工程一期工程可行性研究报告； 天古崖水库水库除险加固工程设计报告等,1.概述 技术路线和工作内容,根据水利部颁发的河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）规定，本次防洪评价在现场察勘和对供水管道所在河道段测量的基础上，通过收集供水管道设计和管道所在河道的水文、泥沙、河道冲淤、河势变化、河道现状及规划等资料，进行了水力计算，分析了工程所在河道段行洪、冲淤、河势变化的规律、特点以及河道冲淤变化趋势，计算了设计洪水流量、洪水位、壅水及冲刷情况，复核了河床内管道埋深，分析了供水管道建设可能给河道防洪、河堤防护、安全度汛、工程管理

4、、其它水利设施和第三人合法水事权益等方面造成的不利影响，最后做出了防洪综合评价的结论，并对不利影响提出了防治和补救措施,2.基本情况 建设项目概况及规模,本工程主要任务是解决兴县氧化铝项目的生产、生活用水及沿线居民的人畜饮水问题。主水源为黄河漫滩水源，备用水源为魏家滩岩溶水水源，两个水源地分别从东西两侧向2座4000 m3的氧化铝项目蓄水池供水（2座蓄水池间用用钢管连接），本工程管道设计供水流量均为0.30m3/s，管材为钢管，管径700mm，总供水能力为1169.4万m3/a，其中中铝兴县氧化铝项目总取水量为930.2万m3/a，管道沿线居民、生活园区供水水量为239.2万m3。根据水利水电

5、工程等级划分及洪水标准的规定，本工程供水对象的重要性为“重要”，工程等别为等，主要建筑物级别为2级。工程设计防洪标准为30年一遇，校核防洪标准为100年一遇。工程设计供水保证率为97%，设计水平年为2015年,2.基本情况 建设项目概况及规模,1) 黄河漫滩水源供水工程 黄河漫滩水源供水工程布置是从黄河滩地后彰河墕水源地开凿大口井取水供氧化铝项目生产生活用水。供水管线自黄河滩地后彰河墕水源地1#大口井（桩号H0+000）开始，沿沿黄公路至裴家川口村南、岚漪河入黄河口右岸滩地上的加压泵站前池（桩号H2+798.50），经加压泵站加压后沿岚漪河向上游经裴家湾、任家湾、姚家会、南堡、石咀会等至龙耳会

6、村，继续沿岚漪河左岸向上游至龙耳会村东的氧化铝项目蓄水池（桩号H13+423.30）。主要建筑设施包括： 后彰河墕水源地大口井14眼、加压泵站、压力管道，此外，压力管线沿途共设置5座检修阀井、9座排气阀井、6座排水阀井、2座流量计井和38座镇墩。 供水管线总长13.42km，共穿岚漪河6次，分别为桩号H2+642.20H2+684.40段、桩号H3+903.60H4+037.60段、桩号H4+779.30H4+830.00段、桩号H5+583.50H5+649.60段、桩号H6+825.20H6+913.60段、桩号H8+783.00H8+915.70段,2.基本情况 建设项目概况及规模,2)

7、 魏家滩岩溶水水源供水工程 魏家滩岩溶水水源供水工程是从魏家滩岩溶水水源地开凿深井，取用深层岩溶水供沿线居民的人畜饮水，并作为氧化铝项目生产生活用水的备用水源。魏家滩岩溶水水源经深井泵提水汇集进地面蓄水池，经蓄水池调蓄后，通过管道沿岚漪河向下游经魏家滩镇西侧的斜沟煤矿、马蒲滩、高家崖、九元坪、郑家塔、瓦塘镇、沙沟庙至沙沟庙村西的氧化铝项目蓄水池（桩号W13+652）自流供水，并在管道沿线设分水口供沿线居民的人畜饮水。主要建筑物有： 魏家滩岩溶水水源地泵房、一座蓄水池和13.65km的供水管线。在压力管线沿途共设置5座检修阀井、9座排气阀井、6座排水阀井、2座流量计井和38座镇墩。 该管线总长1

8、3.65km，共穿岚漪河3次，分别为桩号W0+043.0W0+106.0段、桩号W2+967.5W3+182.0段、桩号W7+339.7W7+665.2段,2.基本情况 河道基本情况,本工程位于岚漪河天古崖水库下游、魏家滩至裴家川口约27km长的河道两岸。 岚漪河流域位于东经1105211153，北纬38123855，地处吕梁山西簏，东邻芦芽山与宁武、静乐县接壤，北接五寨、保德，西隔黄河与陕西相望，南与蔚汾河毗邻。 岚漪河是黄河的一级支流，发源于岚县芦芽山区的荷叶坪、鹿计岭西的饮马池山，流经岚县、苛岚县、兴县天古崖水库、魏家滩镇、瓦塘镇，于裴家川口注入黄河。流域面积2159km2、长度116k

9、m，流域平均坡度9.12。流域内石山区居多，约占全流域的63%，其余均为丘陵区。流域上游植被较好，下游较差，属黄土丘陵区，沟壑发育，水土流失严重。岚漪河较大的支流有：北川河、南川河、马跑泉河和中寨河。岚漪河兴县境内流域面积373.9km2，河道长28.5km,2.基本情况 水文气象,气象 岚漪河流域属暖温带大陆性季风气候区，其基本特征是：春季干旱多风，气温回升快；夏季炎热多雨，历时短；秋季天气凉爽，温差较大；冬季寒冷干燥，历时较长。 根据兴县气象站19712000年统计资料，流域内多年平均气温8.7，年最低气温-26.9，最高气温37.7，最大冻土深度1.31m。初霜期在九月下旬，终霜期在四月

10、上旬，无霜期160d，年平均日照时数2700h。 多年平均降水量470mm，多年平均水面蒸发量1054.2mm，陆面蒸发量450mm，多年平均风速2.6m/s, 最大风速18.7m/s,2.基本情况 水文气象,水文站网 岚漪河流域内曾设裴家川水文站和岢岚水文站，裴家川水文站位于流域出口处，控制流域面积2159km2；岢岚水文站位于岢岚县城附近，控制流域面积476km2。裴家川水文站于1956年设站，1985年撤站；岢岚水文站于1959年设站观测至今。 岚漪河流域内有雨量站14个，最早的设于1955年（岢岚站、魏家滩站），最晚的设于1971年，其中天古崖水库上游有雨量站12个，均分布在岚漪河河道

11、右侧，左侧无雨量站，流域内雨量站布设不均匀,2.基本情况 工程地质,兴县地处黄土高原，地形支离破碎，沟壑纵横，山川层叠，沉隆起伏。本供水工程共有两个水源：黄河漫滩水源和魏家滩岩溶水水源。 黄河漫滩水源地处位于岚漪河入黄河口，出露地层主要为古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系和三叠系陆相碎屑岩，以及第四系松散堆积物。 魏家滩岩溶水水源地位于魏家滩镇的东侧，出露地层主要为古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系和三迭系陆相碎屑岩，以及第四系松散堆积物,2.基本情况 现有水利工程及其它设施,岚漪河流域现共建有4座水库，其中1座中型水库，3座为小型水库。 中型水库为位于岚漪河中游干流的天古崖水库，控制流域

12、面积1897km2，占岚漪河流域总面积的88%。天古崖水库是一座以防洪为主，兼顾灌溉、供水等任务的中型水利枢纽工程，坝址位于兴县木崖头乡石槽嘴村附近。该水库1972年1月动工兴建，1976年10月竣工拦洪。水库总库容2409万m3，原防洪标准为50年一遇洪水设计，120年一遇洪水校核。 天古崖水库1976年建成后，存在问题，因此建成后一直未蓄水运行， 2003年山西省水利厅组织水利专家对大坝进行了安全鉴定，审定为三类坝,2.基本情况 现有水利工程及其它设施,天古崖水库除险加固工程可行性研究报告及天古崖水库除险加固工程初步设计报告已分别于2003年11月及2005年1月完成，根据该报告，待除险加

13、固工程竣工后，水库设计防洪标准仍为为50年一遇，但洪水校核标准将由120年一遇提高到500年一遇。 2006年12月78日，山西省发改委在太原组织有关部门和专家召开了山西省兴县发电厂初步可行性研究报告的评审会议，同意兴县电厂的建设。考虑规划的电厂和兴县工业基地均位于天古崖水库下游819km左右，为满足电厂的用水、防洪要求，天古崖水库应满足百年一遇的洪水设计，千年一遇的洪水校核，其天古崖水库除险加固工程初步设计的防洪标准仍然需要提高。2007年6月，由水利部山西水利水电勘测设计研究院完成了天古崖水库除险加固工程初步设计的补充报告，将水库的设计标准提高为百年一遇，校核标准提高为千年一遇。 天古崖水

14、库于2008年开始进行除险加固工作，计划于2012年完工。由于天古崖水库坝址距本工程较近，所以该水库成为对本工程产生影响的主要水利工程,2.基本情况 现有水利工程及其它设施,3座小型水库均位于天古崖水库上游，全部建在岚漪河的支流上，包括东川河高家湾水库、北川河新民水库、白家沟山庄卯水库。山庄卯水库基本淤平，高家湾水库淤积严重，已过泄洪洞顶高，不能充分发挥效益，新民水库淤积也非常严重，基本无调洪能力。总体上，三座小型水库对岚漪河下游的径流、洪水影响甚微,2.基本情况 水利规划及实施安排,天古崖水库下游岚漪河现状防洪标准为30年一遇洪水标准，仅可通过1390m3/s流量，远远不达兴县工业循环经济项

15、目对防洪标准的要求（项目区防洪标准依据国标应不小于百年一遇洪水）。为此兴县县政府于2008年8月委托吕梁市水利勘测设计研究院完成了岚漪河河道整治规划（初设）报告，对天古崖水库坝址（0+000）至入黄口处（29+455）的岚漪河河道作出了规划整治方案，该报告已通过有关部门审查。 岚漪河河道整治规划（初设）报告根据防护对象的重要程度，对不同的河段确定了不同的防洪标准，并进行了洪峰流量计算，具体见下表,2.基本情况 水利规划及实施安排,规划报告中，前石门村以上洪水标准为百年一遇，以下为20年一遇,3.河道演变情况,3 河道演变 管道所处河段总体属山区河道，宽窄变化不大，断面多呈“U”形，河床由卵石、

16、砾石、砂质黄土组成。受地形限制，历史和近期河势稳定，河床受洪水冲淤影响，稍有变化，主要表现为凸岸淤积，凹冲刷，但不会影响河床纵横断面的稳定。 横向上，目前项目所在河段上已有断断续续的固定堤防，同时水利部门对岚漪河的河道整治工作正在进行中，根据整治规划，两岸全部新建河堤，因此，未来在河道防洪标准范围内的洪水将稳定在主槽内，横向不会有变化。 纵向上，本项目跨岚漪河段的管道全部埋设于河床底，且在上部建有铅丝笼，这将有效地减小了河床纵向变化。 总之，未来河道在纵横向上都不会有大的变化,4. 防洪评价计算 防洪标准,根据河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行），本次分别采用管道本身设计标准和管

17、道所在河段现状与规划防洪标准进行防洪评价。 管道防洪标准 本工程管道设计流量为0.3m3/s，按照建设部建设200122号文“水利行业建设项目规模划分表”中的引调水工程项目，本工程规模属小型，根据防洪标准，小型管道工程洪水标准为20年一遇。但根据水利水电工程等级划分及洪水标准和防洪标准的规定，本工程供水对象的重要性为“重要”，工程等别为等，主要建筑物级别为2级，工程设计防洪标准为30年一遇，校核防洪标准为100年一遇。根据以上分析，确定管道防洪评价洪水标准为100年一遇,4. 防洪评价计算 防洪标准,河道防洪标准 河道现状防洪标准 由于管道所在河段全部属农村地区，人口小于20万，按照防洪标准和

18、堤防工程设计规范，河段防洪标准应全部采用20年一遇洪水标准。但从魏家滩岩溶水源地到瓦塘段左岸为苛大公路，防洪标准为50年一遇，所以该段河道的防洪标准提高到50年一遇。 河道规划防洪标准 根据岚漪河河道整治规划（初设）报告确定的岚漪河主河道规划防洪标准为：天古崖水库坝址以下21.845Km采用100年一遇洪水标准，天古崖水库坝址下游21.845Km至入黄口段采用20年一遇洪水标准。相对于本工程管道桩号为：黄河漫滩水源供水工程在管道H2+642.2H10+200段岚漪河防洪标准为20年一遇，其它管道段所处岚漪河的防洪标准为100年一遇,4. 防洪评价计算 防洪标准,防洪评价的任务是针对项目建设对河

19、道、水利工程及其它工程合法水事权益的影响作出评价，本工程为地埋管道，工程的建设不会对河道形成壅水，也不会增加河道的冲刷，所以本次防洪评价的重点是分析洪水对工程本身的影响，由于管道防洪评价标准为100年，因此，本次防洪评价仅对100年一遇洪水的影响作出分析,4. 防洪评价计算 设计洪水分析计算,岚漪河流域共建有4座水库，其中1座中型水库，3座小型水库。中型水库为位于岚漪河中游干流的天古崖水库，控制流域面积1897km2，占岚漪河流域总面积的88%，水库的设计标准为百年一遇，校核标准为千年一遇。3座小型水库淤积严重，基本无调洪能力，且3座水库均位于天古崖水库上游，而本工程全部在天古崖水库下游，所以

20、天古崖水库成为对本工程产生影响的主要水利工程，3座小型水库对本工程的影响甚微，可忽略不计。 洪水计算选取的断面共2个，相应采用2种洪峰流量。第一个计算断面选在瓦塘镇，岚漪河谷秃雨沟汇入口上游侧，主要因为谷秃雨沟流域面积53 km2，是本工程所在河段内面积最大的一条支沟，所以主河道在该沟道上下游侧洪水变化比较大,4. 防洪评价计算 设计洪水分析计算,本工程位于天古崖水库下游，该水库的调洪作用将直接影响水库下游岚漪河的洪水计算结果，为此，首先需计算裴家川水文站的洪峰流量，然后通过水文比拟法分别计算天古崖水库下泄流量和该水库至岚漪河出口的区间洪峰，根据水库下泄洪峰与区间洪峰再进行洪水组合，最终确定所

21、评价河段的洪峰流量。 本次收集到14个雨量站从建站到2000年的降水资料；裴家川水文站1956年1985年30年系列洪水资料、径流资料；岢岚水文站1959年2000年系列洪水资料、径流资料,4. 防洪评价计算 设计洪水分析计算,本次评价的供水管道工程地处天古崖水库坝址下游至岚漪河出口。由于裴家川水文站位于岚漪河流域出口，天古崖水库流域面积占裴家川水文站流域面积的88%，而苛岚水文站控制流域面积仅占裴家川水文站流域面积的22%，且苛岚水文站控制流域与苛岚水文站下游流域的下垫面条件、植被覆盖、降雨特征等差别较大，苛岚水文站控制流域内植被比下游好，平均降雨量较整个流域大，因此，在计算天古崖水库入库洪

22、峰流量和水库下游的区间洪峰流量时，采用裴家川水文站的资料比岢岚水文站的资料更具代表性。 天古崖水库于1975年建成，水库建成后虽然没有蓄水，但是有滞洪作用，裴家川水文站的实测洪水系列不一致，需进行洪水的还原,4. 防洪评价计算 设计洪水分析计算,在建库之前，岢岚与裴家川水文站有同步实测径流资料，利用这些资料建立相关关系可还原裴家川水文站的洪水资料。通过这两个水文站建库前后的资料推求裴家川水文站建库后的洪水资料。水库建库后一直处于空库运行状态，当地洪水历时不长，水库滞洪时间也不长，根据实测资料分析，裴家川与岢岚水文站在建库前后洪峰流量和最大24h洪量相关性较差，但最大7日与最大3日洪量的相关较好

23、，故先根据建库前裴家川最大3日洪量与岢岚最大7日洪量的相关关系，还原出建库后裴家川最大3日洪量，以此洪量作为因变量，还原该站最大24小时洪量，以该站最大24小时洪量还原其洪峰流量,4. 防洪评价计算 设计洪水分析计算,裴家川水文站资料还原后洪水频率分析结果表,4. 防洪评价计算 设计洪水分析计算,岚漪河流域面积为2159Km2，天古崖水库控制流域面积1897 Km2，天古崖水库坝址至岚漪河出口面积为262 Km2，即天古崖水库下游区间面积占水库控制面积的14%。水库下泄和区间的洪水组合采用公路工程水文勘测设计规范中的方法：当区间汇水面积小于坝址以上汇水面积的20%，且不大于1000 Km2时，

24、设计断面的洪峰流量可按下列公式计算： 洪水组合计算结果见下表,4. 防洪评价计算 洪水分析计算,水面曲线推求 控制断面的计算 缓坡河道，则水面曲线从下游向上游推算，控制断面选择在下游比较顺直的河段。由于在测量和计算中所选控制断面都比较顺直，当较大洪水通过河段时在一定程度上具备了恒定均匀流的特征，所以控制断面洪水位采用恒定均匀流公式通过试算确定。糙率选取值为：岚漪河主槽0.03，滩地0.045。 水面曲线按一维恒定流公式推求,4. 防洪评价计算 冲刷分析计算,河床冲刷计算 因本工程为管道穿河工程，所以防洪评价中的冲刷计算主要是对河床冲刷深度的计算。 河床冲刷包括河床自然演变冲刷、一般冲刷和局部冲

25、刷。由于河床自然下切较小，本次计算不考虑河床自然演变冲刷；管道埋于河床以下，管顶距河床底距离不小于2.5m，管道的埋设不会对河道形成局部冲刷；所以本次只进行一般冲刷的计算。采用公路工程水文勘测设计规范中的64-1式计算，最大冲深6.46m，最小冲深1.03m,5. 防洪综合评价与结论,1. 建设项目与现有水利规划的关系与影响分析 兴县县政府于2008年8月委托吕梁市水利勘测设计研究院完成了岚漪河河道整治规划报告，对天古崖水库坝址至入黄口处的岚漪河河道作出了规划整治方案。该报告已通过有关部门批准。岚漪河河道整治规划（初设）报告根据防护对象的重要程度，对不同的河段确定了不同的防洪标准，其中天古崖水

26、库至前石门段河道规划防洪标准为100年一遇，前石门到入黄口为20年一遇。本次管道的校核洪水标准为100年一遇，在前石门村上游等于河道规划防洪标准，但在前石门村下游却高于河道规划防洪标准，所以发生100年一遇洪水标准时，在前石门村到入黄口段洪水水位将超过规划堤防顶0.63m，即岚漪河规划堤防高度不满足穿河管道防洪标准要求，管道设计报告中未考虑对河道规划的影响，应予补充,5. 防洪综合评价与结论,2. 建设项目与现有防洪标准和技术要求分析 本工程供水对象的重要性为“重要”，工程等别为等，主要建筑物级别为2级，工程设计防洪标准为30年一遇，校核防洪标准为100年一遇，满足水利水电工程等级划分及洪水标

27、准和防洪标准的规定。本次管道防洪评价洪水标准按100年一遇考虑，与本工程校核洪水标准一致，等于或高于岚漪河目前和规划防洪标准，高于现有河道和两岸公路防洪标准。 3 .建设项目对行洪安全的影响分析 管道埋设在河床以下，不会产生了壅水，不会对行洪安全形成影响,5. 防洪综合评价与结论,4 .建设项目对河势稳定的影响分析 由于管道埋置于河床以下，上面铺设0.8m厚的铅丝笼，铅丝笼顶与原河床高程相同，所以本工程建成后，不会形成壅水，同时还将减小洪水对河床的冲刷，但在铅丝笼下游及两岸无堤防地段将形成局部冲坑。从总体影响看，项目的建设对河势稳定影响较小。 5 建设项目对现有防洪工程、河道整治工程及其它水利

28、工程与设施影响分析 本工程所处岚漪河段现有水利工程为两岸断断续续的堤防，管道穿河地段涉及的固定堤防工程见下表。因管道采用明挖铺设，施工时将会破坏两岸堤防工程，此外，工程运行中管道的水锤等振动将会影响堤防安全，设计中未对穿堤方案作出具体说明，因此，本工程的施工与运行将会对两岸堤防产生不利影响，设计中应采取措施，减小对堤防的影响,5. 防洪综合评价与结论,6 .建设项目对防汛抢险的影响分析 本工程管道采用明挖的施工方法埋于地面以下，施工完成后将恢复地面原貌，所以项目的建设不会对防汛抢险产生影响。但管道施工期间会占用一定的防汛抢险通道，施工单位应采取措施，确保汛期防汛通道的畅通。随着工程的竣工，施工对防汛的影响也会消除,5. 防洪综合评价与结论,7 .建设项目防御洪涝的设防标准与措施是否适当 本工程设计防洪标准为30年一遇，校核防洪标准为100年一遇，满足水利水电工程等级划分及洪水标准和防洪标准的规定。 管道防御洪涝措施主要检验管道埋深是否能满足冲刷要求和本工程穿河段附近主要建筑物高程是否能满足洪水位要求。 根据本次防