河道治理可行性研究報告.doc

北川河（西山桑家會段）河道治理工程可行性研究報告設(shè)計證書號：建設(shè)部乙級a114000426山西省呂梁市水利勘測設(shè)計研究院二0一0年十月36目 錄1、綜合說明11.1項目區(qū)概況11.2水文21.3工程建設(shè)內(nèi)容31.4工程規(guī)劃41.5工程管理設(shè)計41.6施工組織設(shè)計51.7環(huán)境影響分析61.8工程投資估算61.9經(jīng)濟(jì)評價71.10結(jié)論82水文82.1流域概況82.2氣象92.3設(shè)計洪峰流量的計算102.4 成果合理性分析163、工程地質(zhì)173.1地形地貌173.2地層巖性173.3水文地質(zhì)183.4區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造183.5天然建筑材料184、工程任務(wù)和規(guī)模194.1社會經(jīng)濟(jì)概況和工程建設(shè)的必要性194.2河道整治指導(dǎo)思想和規(guī)劃原則204.3河道治理的目標(biāo)205工程設(shè)計215.1設(shè)計依據(jù)215.2工程規(guī)劃225.3河道整治規(guī)劃設(shè)計225.4河堤工程設(shè)計245.8清淤疏浚工程設(shè)計325.9堤頂防洪道路設(shè)計335.10安全防護(hù)欄設(shè)計336.工程管理376.3交通與通訊設(shè)施386.4防汛搶險設(shè)施387施工組織設(shè)計387.1施工條件387.2建筑材料387.3施工導(dǎo)流397.4主體工程施工397.5施工交通運(yùn)輸417.6施工總體布置417.7施工進(jìn)度計劃428、環(huán)境影響評價428.1環(huán)境影響評價的目的與依據(jù)428.2環(huán)境影響分析438.3環(huán)境保護(hù)措施448.4結(jié)論469、投資估算及資金籌措469.1 編制說明469.2 投資估算結(jié)果499.3 資金籌措4910工程經(jīng)濟(jì)評價5010.1概述5010.2評價依據(jù)5010.3國民經(jīng)濟(jì)評價5010.4國民經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)5211、結(jié)論與建議5611.1綜合評價5611.2結(jié)論5711.3建議58附： 1、*縣北川河（西山段）河道治理工程平面布置圖2、*縣北川河（西山段）河道治理工程橫斷面圖3、*縣北川河（西山段）河道治理工程縱斷圖4、*縣北川河（西山段）河道治理工程防洪堤標(biāo)準(zhǔn)斷面圖。1、綜合說明1.1項目區(qū)概況*縣位于山西省西部，呂梁山中段西翼，地理位置介于東經(jīng)111o250-111o3430,北緯37o365838o1027之間。*縣南北長62公里，東西寬46公里，總土地面積為1440平方公里，地勢東北高，西南低，位于縣城東部與交城縣橫尖鎮(zhèn)交界處的關(guān)帝山主峰南陽山（孝文山）最高，海拔2831米，大武鎮(zhèn)武回莊村河谷最低，海拔987米，相對高差1844米。地貌東北部屬土石山區(qū)，西南部為黃土丘陵溝壑區(qū)。土石山區(qū)面積1170.3平方公里，占總面積的81.6%，該區(qū)山勢雄偉，巖石裸露，峽谷陡峻，森林茂密，地勢險要，溝壑密度為1.73.3km/km2。天然草灌叢生，植被覆蓋完好，共有天然林68.47萬畝，其中喬木林41.28萬畝,灌木林27.46萬畝，天然草地4.22萬畝，林草覆蓋率為51.8 %。黃土丘陵溝壑區(qū)面積263.8平方公里，占總面積的18.4%。該區(qū)梁峁眾多，谷深坡陡，溝坡植被很少，土壤貧瘠，溝壑密度為3.8km/km2，林草覆蓋率為30%。*縣共轄5鎮(zhèn)2鄉(xiāng)，169個行政村。截至2009年底全縣有3.28萬戶，14.45萬人，其中農(nóng)業(yè)人口11.2萬人，農(nóng)村勞動力4.92萬個，其中男勞力2.586萬個。人口密度為每平方公里98人，人均土地面積14.8畝，人均耕地面積2.93畝。*縣國民生產(chǎn)總值2009年達(dá)到120350萬元，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值8058萬元。2009年糧食總產(chǎn)量2520萬公斤，油料產(chǎn)量為221.2萬公斤。農(nóng)民人均純收入1485元。農(nóng)村經(jīng)濟(jì)走上了協(xié)調(diào)發(fā)展的軌道，農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)初步趨向合理，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)地位得到明顯鞏固。1.2水文1.2.1河道概況北川河是三川河的一級支流，位于呂梁山脈中段西側(cè)，地理位置介于東經(jīng)111250-1113430，北緯373658371027之間。發(fā)源于*縣最北部的麻地渠村，由北向南縱貫*縣。北川河流域地形東部、西部為山地和丘陵，中部切割下陷為河川。地勢東北高，西南低，以關(guān)帝山為最高，海撥2831米，流域中部為北川河河谷，平均坡降5.65,灘谷寬在12公里之間，灘面平坦，人口相對密集，是本流域主要的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域。本次治理的河段為*縣圪洞鎮(zhèn)的西山村至桑家會村河段，全長2400m，西山村斷面處控制流域面積639.7km2，桑家會村斷面處控制流域面積767.8km2。1.2.2設(shè)計洪水成果設(shè)計洪峰流量計算河段為圪洞鎮(zhèn)的西山村至桑家會村。由于中間有圪洞溝的匯入，將設(shè)計河段從圪洞溝的匯入口分為上下兩段，上段為西山村段、下段為桑家會村段。根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)，確定設(shè)計河段鄉(xiāng)村防護(hù)區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。本次分析采用了三種計算方法，水文比擬法、山西省暴雨洪水計算實用手冊（以下簡稱手冊）中的經(jīng)驗公式法和推理公式法。同一斷面三種結(jié)果互相對照檢驗，上下游斷面縱向比較，同時采用資料系列的延長更能反映流域的真實狀況，使分析成果較之以前更為合理。各斷面不同方法設(shè)計洪峰流量計算結(jié)果表 單位：m3/s序號斷面名稱頻率(p)設(shè)計洪峰流量不同計算方法結(jié)果采用值經(jīng)驗公式法水文比擬法推理公式法1西山5%726460 1180460 2桑家會5%519.5 519.5在推理公式法、經(jīng)驗公式法、水文比擬法三種計算方法所得結(jié)果中，推理公式法與其他方法所得成果相差較大，而經(jīng)驗公式法在面積較小的流域應(yīng)用效果較好，故本次分析各斷面設(shè)計洪峰流量采用水文比擬法計算結(jié)果。1.3工程建設(shè)內(nèi)容1.3.1河道治理任務(wù)工程建設(shè)范圍為*縣圪洞鎮(zhèn)的西山村至桑家會村，全長2400m，主要建設(shè)內(nèi)容包括:河道清淤2400 m、漿砌石河堤4800m(其中西山村段1000m，桑家會村段3800 m),堤頂防洪道路4800m，安全防護(hù)欄4800m。1.3.2防洪標(biāo)準(zhǔn)和工程等級根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)（gb5020194）及堤防工程師設(shè)計規(guī)范（gb5028698）中的規(guī)定，按20年洪水標(biāo)準(zhǔn)。1.4工程規(guī)劃1.4.1工程規(guī)劃設(shè)計中,按照因地制宜,就地取材,結(jié)合工程地質(zhì)條件、水流條件、施工條件、投資、管理運(yùn)行因素，確定規(guī)劃方案。北川河河道治理工程主要包括河槽疏浚工程、堤防工程、堤頂防洪道路工程、安全防護(hù)欄工程。1.4.2河道縱坡和過水?dāng)嗝嬖O(shè)計河道縱坡:根據(jù)實測本段河道上段縱坡為0.0095、下段縱坡為0.0069。過水?dāng)嗝妫汉拥涝O(shè)計底寬采用山西省水利水電勘測設(shè)計研究院1999年5月提出的60米的寬度，采用明渠均勻流公式計算各段設(shè)計水深。1.5工程管理設(shè)計為加強(qiáng)河道工程管理，保證河道行洪順暢和工程安全運(yùn)行。由*縣水利局和鎮(zhèn)政府共同組建管理機(jī)構(gòu)，由專人負(fù)責(zé)對工程進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)。結(jié)合工程所在地的實際情況，交通工具考慮配置工具車一輛，生產(chǎn)管理通訊采用無線通訊方式。為了工程維修及防汛搶險的需要，在堤防工程的重要堤段及險工段的背水側(cè)設(shè)堆料平臺，并儲備一定量的砂卵石料及堆石料，河槽整治的砂卵石開挖料直接運(yùn)至堆料平臺，用于防汛搶險備用。1.6施工組織設(shè)計1.6.1施工條件建筑材料：砂石骨料、塊石、卵石混凝土料可就近購買，施工用水可抽取河水，施工用電采用自備電源。工程沿線有209國道，進(jìn)入施工各地段，可利用現(xiàn)有鄉(xiāng)村道路通行。施工點(diǎn)范圍內(nèi)可沿河道修臨時便道滿足施工材料及棄料的運(yùn)輸要求。1.6.2施工導(dǎo)流本工程河槽段的施工安排在非汛期施工，以減小導(dǎo)流費(fèi)用。堤防工程布置在河道兩岸，臨近主河槽施工時需進(jìn)行導(dǎo)流。1.6.3主體工程施工本工程采用機(jī)械化或半機(jī)械化施工。選擇有相應(yīng)施工經(jīng)驗的專業(yè)施工隊伍承擔(dān)，嚴(yán)格按施工技術(shù)要求進(jìn)行。1.6.4施工交通運(yùn)輸工程區(qū)沿線有209國道，對外交通比較方便，沿河兩岸有鄉(xiāng)村道路相通，沿堤線地段需修筑臨時施工道路，用于工程建筑材料的進(jìn)出施工現(xiàn)場。1.6.5施工進(jìn)度計劃本工程總工期二年，第一年的10月至第二年3月為施工準(zhǔn)備期，完成施工道路、臨建、水電及施工圍堰等項目，第二年3月至10月為上段主體工程施工期，完成該主體工程的施工任務(wù)；第二年10月至第三年的7月為下段主體工程施工期，第三年的7月至10月為完建期，完成工程驗收和其它掃尾工程。1.7環(huán)境影響分析河道整治工程是一項社會公益性質(zhì)的項目,其對環(huán)境的不利影響主要表現(xiàn)在施工期，這些不利影響不僅是短暫的，而且通過采用相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施，這些不利影響可最大限度地減小或避免。河道整治工程完成后，河道防洪能力將大大提高，周邊環(huán)境將會有大的改觀，對社會和諧和安定起到保障作用，因此，從環(huán)境影響方面來看，本區(qū)河道整治工程是必要和可行的。1.8工程投資估算本工程主要包括河道疏浚工程、堤防工程、堤頂防洪道路和安全防護(hù)欄。主要工程量為：河卵石開挖40.5萬m3，河卵石回填4.78萬m3，漿砌石5.049萬m3，伸縮縫0.101萬m2。主要材料量為：柴油254.6t，塊石5.453萬m3，砂2.35萬m3，水泥0.73萬 t。工程建設(shè)工期2年，總用工59.59萬工時，折合工日7.45萬工日。工程估算總投資2940.59萬元，其中：建筑工程2443.05萬元，獨(dú)立費(fèi)用230.21萬元，基本預(yù)備費(fèi)267.33萬元。2010年總投資1305萬元, 爭取省補(bǔ)650萬元,市配套325萬元,縣配套330萬元；2011年總投資1635.59萬元。1.9經(jīng)濟(jì)評價本次經(jīng)濟(jì)評價的基本依據(jù)為：1、國家計劃委員會和建設(shè)部聯(lián)合下發(fā)的計投資1993的530號建設(shè)項目經(jīng)濟(jì)評價方法與參數(shù)（以下簡稱方法與參數(shù)2、水利部1994年3月發(fā)布的水利建設(shè)項目經(jīng)濟(jì)評價規(guī)范sl7294進(jìn)行項目經(jīng)濟(jì)評價。該項目經(jīng)濟(jì)分析期取30年, 由于本工程屬于社會公益性質(zhì)的水利建設(shè)項目，按照規(guī)范社會折現(xiàn)率采用7%，基準(zhǔn)點(diǎn)為開工第一年年初。經(jīng)計算該工程運(yùn)行期的年運(yùn)行費(fèi)為52.93萬元，年效益為345萬元。計算結(jié)果為：經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值：653萬元經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率：9.14%投資回收期：19.78年1.10結(jié)論該項目的實施，不僅可以提高河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)，而且還可以改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，促進(jìn)各行業(yè)的全面發(fā)展，因此，該項目的實施是非常必要的。項目實施期為二年，總投資2940.59萬元；當(dāng)社會折現(xiàn)率為7時，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率為9.14，經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值為653萬元，投資回收期19.78年。根據(jù)以上分析，該項目的建設(shè)是十分必要的，在技術(shù)、社會、環(huán)境上是可行的，經(jīng)濟(jì)上是合理的，各級政府和人民群眾對此非常重視，建議盡快立項實施。2水文2.1流域概況北川河是三川河的一級支流，位于呂梁山脈中段西側(cè)，地理位置介于東經(jīng)111250-1113430，北緯373658371027之間。發(fā)源于*縣最北邊的麻地渠村，由北向南縱貫*全縣，在*縣境內(nèi)流長80公里，流域面積1315.4平方公里，出大武流進(jìn)離石區(qū)，在柳林縣匯入黃河。多年徑流總量為6951萬m3。北川河流域地形東部、西部為山地和丘陵，中部切割下陷為河川。地勢東北高，西南低，以關(guān)帝山為最高，海撥2831米，山上多為花崗巖和古老變質(zhì)巖分布，森林茂密，天然草灌叢生，1800米以下為不同厚度的黃土覆蓋，植被稀疏，支離破碎，水土流失嚴(yán)重。流域中部為北川河河谷，平均坡降5.65,灘谷寬在12公里之間，灘面平坦，人口相對密集，是本流域主要的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域。2.2氣象*縣屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明。由于夏季多受副熱帶海洋氣團(tuán)影響，冬季受極地大陸性氣團(tuán)控制，四季氣候差異懸殊，形成春季干旱、多風(fēng)少雨；夏季炎熱，多暴雨；秋季涼爽，陰雨連綿；冬季寒冷，雨量稀少的氣候特點(diǎn)。1、溫度多年平均氣溫介于49之間，無霜期90150天，冰凍期45個月。全年0的活動積溫28003700，10積溫22003100。年均日照時數(shù)為2738小時，春季日照時數(shù)最多，在作物生長期的平均日照時數(shù)為610小時，屬短日照地區(qū)。2、降水多年均降雨量為440650毫米，均值524.9毫米，雨量分布受地形地貌的影響十分明顯，其分布規(guī)律是東北部最多，西南部最少。雨量年際變化懸殊，最多年和最少年相差473毫米。雨量季節(jié)變化較大，降雨主要集中在七、八、九三個月，占年降雨量的63%，形成了年際、季節(jié)旱澇交錯的氣候狀態(tài)。3、風(fēng)向、風(fēng)速最大風(fēng)力67級，多年平均大風(fēng)日數(shù)67天，最多13天，最少2天。多年平均風(fēng)速為2.9米/秒，最大風(fēng)速為28.7米/秒，其特點(diǎn)為：深秋至初春多為西北風(fēng)，春夏多為東南風(fēng)。4、蒸發(fā)量年平均蒸發(fā)量1907mm，為年降水量的3倍多。最大年蒸發(fā)量為2039.9 mm，最小年蒸發(fā)量為1770.5 mm，年平均蒸發(fā)量為1852.3mm。2.3設(shè)計洪峰流量的計算設(shè)計河段下游約1km處設(shè)有1處圪洞水文站，控制面積749km2。結(jié)合設(shè)計河段兩岸實際情況，根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)，確定設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。2.3.1 計算方法北川河*段設(shè)計洪峰流量分析計算報告中指出，推理公式法與其他方法所得成果相差較大，而經(jīng)驗公式法在面積較小的流域應(yīng)用效果較好，故本次分析各斷面設(shè)計洪峰流量采用水文比擬法計算。治理段 2.3.2計算公式計算公式： 式中：q設(shè)參設(shè)計斷面頻率為p時的洪峰流量（m3/s）；q設(shè)p參證站頻率為p時的洪峰流量（m3/s）；f設(shè)設(shè)計斷面控制流域面積（km2）；f參參證站控制流域面積（km2）。2.3.3參證站不同頻率洪峰流量的推求由于設(shè)計斷面距離圪洞水文站較近，各斷面的流域特征（流域面積、下墊面等因素）與圪洞水文站相近，所以可以將圪洞水文站做為各設(shè)計斷面的參證站進(jìn)行設(shè)計洪峰流量計算。2.3.3.1 水文站基本情況圪洞站設(shè)立于三川河的一級支流北川河中游，屬黃河流域黃河水系。位于山西省呂梁市*縣圪洞鎮(zhèn)圪洞村，地理坐標(biāo)為東經(jīng)11114，北緯3753。1957年1月由黃河水利委員會設(shè)立峪口水文站，測驗斷面位于*縣峪口鎮(zhèn)南村（f=1133km2），1960年4月，上遷20km至圪洞鎮(zhèn)，改名為圪洞水文站，1965年4月移交山西省水文總站。2.3.3.2歷史和實測洪水資料收集到1957年2007年實測系列洪水資料51年，其中1957年1959年系峪口水文站實測，1960年2007年系圪洞水文站實測。歷史調(diào)查洪峰流量為1196m3/s（1875年）、 852m3/s（1917年）。圪洞水文站與峪口水文站兩站觀測斷面流域面積相差384km2，但形成洪水的下墊面自然環(huán)境條件基本一致。峪口站1957年1959年實測洪峰流量按面積的三分之二次方修正；經(jīng)修正與圪洞水文站實測洪峰流量系列合并為一個樣本系列進(jìn)行頻率計算。2.3.3.3 水文資料的合理性檢查分析1、可靠性分析實測洪水資料來源于中華人民共和國水文年鑒及刊印成果，圪洞水文站歷史洪水資料來源于山西省洪水調(diào)查資料。2、 一致性分析資料系列的一致性，就是要求所使用的資料系列必須在同一類型或在同一條件下產(chǎn)生的。該流域氣象成因不存在差異，一般情況下洪水是在暴雨的情況下形成的。人類活動對水文的影響是十分復(fù)雜的，要搞清楚其影響規(guī)律及影響程度，是比較困難的，也是水文研究的重要內(nèi)容。我們曾對圪洞水文站年降水量與年徑流深點(diǎn)繪雙累積曲線分析，其關(guān)系基本成直線，一定程度上說明人類活動影響是存在的，但不重要。3、代表性分析水文資料系列的代表性是樣本相對于總體而言，一般資料系列越長，豐平枯齊全，其代表性也愈高。圪洞水文站實測洪水資料系列長達(dá)48年，具有一定的代表性。 4、獨(dú)立性分析上述資料系列（洪峰流量）都是按照年最大值法取樣所得，所以該資料系列具備獨(dú)立性。2.3.3.4 推求方法1、經(jīng)驗頻率計算將特大洪水與一般洪水構(gòu)成的不連續(xù)系列，作為一個（不完全）樣本，有下列計算公式：特大洪水: 式中：pm歷史特大洪水流量或?qū)崪y系列中的特大洪水流量經(jīng)驗頻率（%）；m歷史特大洪水流量或?qū)崪y系列中的特大洪水流量在調(diào)查期內(nèi)的序位；n調(diào)查期年數(shù)。一般洪水: 式中：pm實測洪水流量經(jīng)驗頻率（%）；a特大洪水的項數(shù)；l實測洪水流量系列中按特大洪水流量處理的項數(shù)。2、統(tǒng)計參數(shù)的計算統(tǒng)計參數(shù)按矩法計算計算公式：2.3.3.5 設(shè)計洪峰流量推求結(jié)果按皮爾遜p型曲線，離差平方和最小準(zhǔn)則進(jìn)行適線，使其點(diǎn)線擬合最佳（見圖2-1），以此推求各種頻率的設(shè)計洪峰流量值，推求結(jié)果為：圪洞水文站：qp,5%=511m3/s。qp,10%=348m3/s。圖2-1 圪洞水文站洪峰流量頻率曲線圖2.3.4 各設(shè)計斷面洪峰流量計算在設(shè)計河段下游設(shè)有圪洞水文站，流域內(nèi)各計算斷面的流域特征與圪洞水文站基本相同，因此，各斷面設(shè)計洪峰流量計算，以圪洞水文站為參證站，選取圪洞水站相應(yīng)頻率的洪峰流量計算，比擬法計算結(jié)果見表2-1。水文比擬法計算各斷面設(shè)計洪峰結(jié)果表表2-1 單位：km2、m3/s斷面名稱頻率(p)圪洞參證站流域面積(f)設(shè)計流量(q)面積(f)流量(q)西山5%749511639.7460 桑家會5%749511767.8519.52.4 成果合理性分析目前，我省設(shè)計洪峰流量的常用計算方法有淤地壩工程技術(shù)規(guī)范規(guī)定的方法、經(jīng)驗公式法、推理公式法和水文比擬法4種計算方法。每種計算方法各有其適用范圍。1、淤地壩工程技術(shù)規(guī)范是山西省企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，于1986年1月1日起實施，適用于我省水土流失地區(qū)，流域面積小于50km2的小流域淤地壩工程。其計算結(jié)果與其他方法（經(jīng)驗公式法）接近。2、經(jīng)驗公式法對產(chǎn)匯流這一比較復(fù)雜的隨機(jī)物理過程進(jìn)行了簡化甚至予以忽略，使其經(jīng)驗參數(shù)不穩(wěn)定，其變幅較大，加之設(shè)計河段流域有幾種地類組成，故一般不宜采用。而面積較小的流域，經(jīng)驗公式法所求得值效果還比較好。3、推理公式法的理論雖然比較完備，在我省有一套完整的運(yùn)算系統(tǒng)，參數(shù)分析所選水文站資料均來自省內(nèi)成果。但推理公式法與其他方法所得成果相差較大，其原因主要是流域產(chǎn)流地類的面積僅僅考慮地質(zhì)條件，對流域植被、地形條件基本沒有考慮。在具體的設(shè)計洪峰流量分析中，由于資料所限，流域地類劃分難度大，亦不宜采用。4、水文比擬法的首要條件，要求參證站的水文下墊面條件與設(shè)計斷面以上流域水文下墊面基本相近。選用圪洞水文站作為參證站，為同一流域，其地類、暴雨等主要影響因素有著一致性，雖然二者面積有差異，但計算公式本身考慮了面積差異，故采用圪洞水文站作為參證站的水文比擬法比其它方法推算值更為合理。3、工程地質(zhì)3.1地形地貌該段河床主要為砂、礫石，河床穩(wěn)定性較好。河流受地質(zhì)構(gòu)造的控制，在東西背斜之間循著褶皺走向，由北向南流去，由于谷狹坡大，河漫灘、二級階地和洪積扇發(fā)育不好，一級階地是河谷地貌的主要單元。河漫灘土質(zhì)偏砂，并夾有礫石和砂灘，寬度在50米左右。一級階地高出河床2-6米，階面較平坦，微向河床傾斜，寬約100米，為近代河流洪積沖積物，上面是1-3米深的砂性黃土狀物質(zhì)，下部為砂礫石層，二元結(jié)構(gòu)明顯，保存完好。3.2地層巖性該區(qū)處于呂梁塊隆的蘆芽山赤堅嶺梭形掀背斜南端，關(guān)帝山穹狀隆起西緣，離石中陽菱形復(fù)向斜北端。自然地貌為變質(zhì)巖褶皺斷裂、巖漿巖剝露穹隆中山、山間黃土谷地和梁峁?fàn)铧S土丘陵四種類型。區(qū)內(nèi)出露地層由老至新為：中太古界界河口群奧家灘組（ar2a）和上太古界呂梁山群赤堅嶺組（ar3c）、杜家灣組（ar3d）、寧家灣組（ar3n）及混合雜巖帶（mr）。下元古界野雞山群的青楊樹灣組（ptlqy）和白龍山組（ptlb）。震旦亞界長城系的漢高山組（zchn）。古生界寒武系（）、奧陶系（o）、石炭系（c）及二迭系（p）。新生界第三系（n）和第四系（q）。3.3水文地質(zhì)*縣地質(zhì)發(fā)展史與整個華北大陸一致，前震旦系地層為巨厚的混合花崗巖及其它古老變質(zhì)巖，分布在東部關(guān)帝山周圍，為隆起褶皺區(qū)。大武楊家會以北大部分地區(qū)以太古界、元古界地層為主，主要有呂梁山群野雞山群變質(zhì)巖、混合花崗巖。古生界寒武系、碳酸巖和石炭二迭系碎屑巖分布于石站頭，張家塔及楊家會以南地區(qū)。新生界、第三紀(jì)地層覆蓋于各地層之上。第四系地層沉積于北川河河道與溝谷地帶。3.4區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造據(jù)山西省地震活動資料,本區(qū)在離石以東田家會附近于1829年4月發(fā)生5.25級地震一次，據(jù)1：400萬中國地震烈度區(qū)劃圖（1990）（山西部分），本區(qū)地震烈度為6度。3.5天然建筑材料本工程建設(shè)需用建筑材料種類為：塊石、水泥和清砂。水泥：在*縣水泥廠購買。*縣水泥廠位于*縣大武鎮(zhèn)東坡村。塊石：在潘家坂石料廠購買，潘家坂石料廠位于*縣圪洞鎮(zhèn)潘家坂村。清砂：項目區(qū)上游有采砂場，產(chǎn)量能滿足要求。4、工程任務(wù)和規(guī)模4.1社會經(jīng)濟(jì)概況和工程建設(shè)的必要性4.1.1社會經(jīng)濟(jì)概況項目區(qū)共涉及*縣圪洞鎮(zhèn)的西山和桑家會兩個行政村，共192戶，636口人，勞動力288個，現(xiàn)有耕地面積1272畝。區(qū)內(nèi)以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，2009年農(nóng)業(yè)產(chǎn)值57.24萬元，生產(chǎn)糧食38.2萬kg，農(nóng)民人均純收入1450元。4.1.2河道治理現(xiàn)狀及存在的主要問題（1）治理情況該區(qū)群眾歷來就有治河造地的習(xí)慣，雖然治理標(biāo)準(zhǔn)低、規(guī)模小、系統(tǒng)性差，但在開發(fā)灘地促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面確實起到了積極作用。（2）、河道現(xiàn)狀及存在的主要問題1、河段大部分河道的行洪能力不足5年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)。2、支流匯入口沒有工程設(shè)施，水流紊亂，破壞堤防。3、河道淤積嚴(yán)重。4.1.3工程建設(shè)的必要性經(jīng)過多年治理，項目區(qū)防洪除澇工作已取得巨大成績，但由于自然地理特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)社會條件限制，防洪減災(zāi)體系尚不完善，防洪能力偏低，防洪保護(hù)區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)與社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求還不相適應(yīng)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會的不斷進(jìn)步，資產(chǎn)與財富也在快速積累。人民群眾對于提高防御洪澇災(zāi)害的能力，享有防洪安全保障的要求不斷提高。項目區(qū)河段的這一現(xiàn)狀與兩岸群眾生命財產(chǎn)及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越高的防洪保安的要求形成了十分尖銳的矛盾。對河道進(jìn)行徹底整治，解決河道兩岸的防洪問題已勢在必行，刻不容緩。4.2河道整治指導(dǎo)思想和規(guī)劃原則以鄧小平理論和“三個代表”重要思想為指導(dǎo)，以科學(xué)發(fā)展觀為統(tǒng)領(lǐng)，針對北川河突出的洪澇問題和防洪最薄弱環(huán)節(jié)，以保障人民群眾生命財產(chǎn)的安全為根本，以提高城鄉(xiāng)防洪減災(zāi)能力為目的，以河道疏浚防護(hù)等工程措施為手段，通過河道治理，保障區(qū)域防洪安全和糧食安全，促進(jìn)社會主義新農(nóng)村建設(shè)，支撐區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展。4.3河道治理的目標(biāo)本次治理的目標(biāo)是：通過治理，使洪水威脅嚴(yán)重、洪澇災(zāi)害較頻繁、損失較大、嚴(yán)重影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重點(diǎn)河段的防洪能力得到增強(qiáng)，區(qū)域內(nèi)人民生命財產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的防洪安全保障問題得到初步解決。5工程設(shè)計5.1設(shè)計依據(jù)5.1.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)（gb5020194）及堤防工程師設(shè)計規(guī)范（gb5028698）中的規(guī)定，設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)如表41，按20年重現(xiàn)期設(shè)防。表41分段防護(hù)等級防洪標(biāo)準(zhǔn)洪水重現(xiàn)期（年）堤防級別治理段2045.1.2設(shè)計依據(jù)1中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)防洪標(biāo)準(zhǔn)gb50201-94；2中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)sl44-93水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范；3中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范jtgc30-2002； 4中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)堤防工程設(shè)計規(guī)范gb50286-98；5中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)城市防洪工程設(shè)計規(guī)范；6中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)sl379-2007水工擋土墻設(shè)計規(guī)范等。5.2工程規(guī)劃根據(jù)現(xiàn)有堤防和河道建筑物工程水毀的各種經(jīng)驗教訓(xùn)，綜合考慮地質(zhì)條件，水流條件、施工條件、投資、管理運(yùn)行等方面的因素，按照因地制宜，就地取材的原則，確定治理規(guī)劃方案。河道整治工程主要包括堤防工程、河槽疏浚工程。以20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，堤防等級為4級。5.3河道整治規(guī)劃設(shè)計5.3.1河道治導(dǎo)線設(shè)計河道治理的目標(biāo)就是確定合理的治導(dǎo)線最終形成固定而平順的河床，使兩岸形成固定的河岸。治導(dǎo)線是否合理，直接關(guān)系到河道整治中工程規(guī)模，投資多少和整治后河流的穩(wěn)定情況，因此治導(dǎo)線的確定是河道規(guī)劃中一項重要內(nèi)容，本次河道治理治導(dǎo)線的規(guī)劃遵守了以下原則。1、因勢利導(dǎo)，順應(yīng)天然河流的流勢，尤其是比較穩(wěn)定的河段，它們是流域水沙和河床邊界長期作用的產(chǎn)物,是確定治導(dǎo)線的基本依據(jù)。2、河槽盡量順直，但應(yīng)遵循河流走勢的自然規(guī)律，保持必要的彎道，不強(qiáng)求裁彎取直。3、結(jié)合河道岸邊的特點(diǎn)，在可能的情況下盡量使河道依托在基巖、陡岸，以便減少工程量，降低工程投資。4、以河道主河堤間中心點(diǎn)和主要建筑物中點(diǎn)作為河道治理設(shè)計橫斷面的中心點(diǎn)。5、盡可能利用已建堤壩，節(jié)約投資，但已建工程影響到行洪要求時，應(yīng)予以拆除。5.3.2河道縱坡設(shè)計河道縱坡設(shè)計和河道中心線的設(shè)計皆為河道整治規(guī)劃設(shè)計的重中之重，其設(shè)計的原則是：1、規(guī)劃的河道縱坡要和原河道縱坡基本一致，可以在局部地段進(jìn)行調(diào)整，使河道縱坡變化趨小，縱坡趨于更合理。2、河道縱坡設(shè)計要兼顧上下游，盡可能使河道縱坡變化小一些，較陡和較緩的坡段要給于適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以利水流平穩(wěn)過渡，避免出現(xiàn)流態(tài)發(fā)生大的不均勻性，以利于河床的相對穩(wěn)定。3、考慮到近年來，降雨偏少，沒有發(fā)生過較大的洪水，河道多數(shù)是淤積，而不是下切的情況，在設(shè)計縱坡時，盡可能不要填方或少數(shù)地點(diǎn)填方，挖深一般控制在2m左右?？v坡從上游到下游依次為0.0095、0.0069。4、河道縱坡變化起始端不允許放在彎道內(nèi)，盡可能遠(yuǎn)離彎道。5.3.3河道過水?dāng)嗝娴脑O(shè)計河道設(shè)計采用明渠均勻流公式計算出設(shè)計水深。計算結(jié)果見表51。計算公式：式中：q河道設(shè)計洪水流量（m3/s）； 河道過水?dāng)嗝娣e（m2）； c謝才系數(shù)； n過水?dāng)嗝娌诼剩哟矠樯暗[或卵石組成，底坡較均勻n=0.04； r水力半徑； i河道縱坡；5.4河堤工程設(shè)計5.4.1堤頂高程根據(jù)堤防工程設(shè)計規(guī)范，堤頂高程為設(shè)計水深加堤頂超高確定。堤頂超高按計算公式為：y=r+e+a式中：y 堤頂超高（m）rp設(shè)計波浪爬高（m）e設(shè)計風(fēng)壅增水高度（m）a安全加高，根據(jù)堤防工程設(shè)計規(guī)范（gb5028698）表2.2.1， 4級堤防安全加高為0.6m。5.4.1.1設(shè)計波浪爬高公式采用：河壩內(nèi)坡比m=0.1故采用m1.25時，rp =kkvkpr0（c.3.12）進(jìn)行計算。 式中：k斜坡的糙率及滲透性系數(shù)，查表c.3.11 k=0.8kv經(jīng)驗系數(shù)，可根據(jù)風(fēng)速v=13（m/s）、水深（m）、重力加速度g=9.8（m/s2）組成的無維量v/查表c.3.12得：d=2.0時 kv =1.213 d=2.5時 kv =1.176kp爬高累積頻率換算系數(shù)，據(jù)和累計頻率查表求得。r0無風(fēng)情況下,光滑不透水護(hù)面(k=1)、=1m時的爬高值，按表c.3.14確定。查表得：r0=1.282堤前波浪的平均坡高（m）式中：d水深（m）v計算風(fēng)速（m/s），取13m/sf風(fēng)區(qū)長度（m），取60mg重力加速度，取9.81m/s2經(jīng)計算d=2.0時 =0.0612 d=2.5時 =0.0614d=2.0時=0.0612/2.0=0.0306 d=2.5時=0.0614/2.5=0.02460.1故：kp=2.07 計算得：d=2.0時rp=0.81.2132.071.2820.0612=0.16md=2.5時rp=0.81.1762.071.2820.0614=0.15m 5.4.1.2風(fēng)雍水面高度計算公式：(c.2.1) 式中：e計算點(diǎn)的風(fēng)壅水面高度（m）；k綜合壅阻系數(shù)，可取k=3.610-6；v設(shè)計風(fēng)速，按計算波浪的的風(fēng)速確定, v =13m/s；f計算點(diǎn)逆風(fēng)向量到對岸的距離(m)，取60m；d水域平均水深；風(fēng)向與垂直于壩軸線法線的夾角，取45。將以上數(shù)據(jù)代入公式計算得：d=2.0時，風(fēng)雍水面高度為：e=0.0009md=2.5時，風(fēng)雍水面高度為：e=0.0007m5.4.1.3堤頂超高西山段，d=2.0，y=0.16+0.0009+0.6=0.7609 m桑家會段，d=2.5，y=0.15+0.0007+0.6=0.7507 m取y=0.8m。5.4.1.4河堤高度堤高=設(shè)計水深+堤頂超高。計算結(jié)果見下表 表 5-2河段設(shè)計水深（m） 堤頂超高（m）堤高（m）桑家會段2.50.83.3西山段2.00.82.85.4.2、壩基埋深1、水流平行于岸邊的沖刷計算。計算公式采用堤防工程設(shè)計規(guī)范（d2.2-1） 式中：hb局部沖刷深度（m），從水面算起；hp沖刷處的水深（m）；vcp平均流速（m/s）；v允河床面上允許不沖流速（m/s），河槽水深在2.5m左右。河床按小卵石考慮，查水力計算手冊表2-1-10，取vh=1.5m3/s;n與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，一般取n=1/4。計算結(jié)果見表5-3河壩沖刷深度計算(水流平行于岸坡)工程名稱沖深 (m)局部沖刷深hb (m)沖刷處水深hp (m)vcp (m/s)v允 (m/s)nvcp/v允(vcp/v允)n1西山段0.26 2.3 2.04 3.761.50.252.5 0.26桑家會段0.25 2.75 2.5 3.631.50.252.42 0.25 2、基礎(chǔ)深度的確定基礎(chǔ)埋深應(yīng)為計算局部沖刷深度加上安全深度。即：h基= h沖深b+，安全深度可取22. 5m，各段河壩的基礎(chǔ)確定見表54壩基埋深表表5-4工程名稱沖深（m）基礎(chǔ)埋深西山段0.262.52.8桑家會段0.252.52.85.4.3、壩型、結(jié)構(gòu)漿砌石堤防型式為重力式，共規(guī)劃堤防工程4800m，其中:西山段堤防長1000 m，桑家會堤防3800 m，堤防工程頂寬0.5 m，迎水坡直立,背水坡1:0.4，具體結(jié)構(gòu)尺寸詳見附圖。 5.4. 4穩(wěn)定計算(以桑家會村段為例進(jìn)行計算)1、土壓力計算土壓力pa2=1/2h2kab （土力學(xué)p103）式中：h壩后回填土高度，取h=4.9m; 壩后回填土容重，取=1.7t/m3 b 計算長度，取b=1.0mka主動土壓力系數(shù)，ka=tg2(35-/2)=0.271回填土摩擦角，取=352、 壩體受力計算，具體計算結(jié)果見表5-5。3、地基應(yīng)力驗算 式中：河壩基底應(yīng)力的最大值或最小值（kpa）；g作用在河壩上全部垂直于水平面的荷載（kn），g= 28.64kn，m作用于河壩上全部垂直于水平面平行前墻墻面方向形心軸的力矩之和（knm）。m=12.04knm；a河壩基底面的面積（m2），a=2.66m2；w河壩基底面對于基底面平行前墻墻面方向形心軸的截面矩（m3）， b=2.661=2.66m2 , w=12.662/6=1.18m3=28.64/2.6612.04/1.18=20.97/0.564=25t/m2地基滿足要求。4、抗滑驗算： 式中：kc河壩沿基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f 河壩基底面與地基之間的摩擦系數(shù)，取0.35；g同上，g= 28.64kn，h作用于河壩上全部平行于基底面的荷載（kn），h=5.53 kn；=0.3528.64/5.53=1.813ke=1.151.05，抗滑滿足要求。5、抗傾驗算式中：k0河堤抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)；mv對河堤基底前趾的抗傾覆力矩（knm），mv=35.08 knmmh對河堤基地前趾的傾覆力矩（knm），mh=9.03 knm。=35.08/9.03=3.885ko=1.31.4, 抗傾穩(wěn)定滿足要求。重力式壩穩(wěn)定分析計算表表5-5受力名稱符號計算式作用力(t)對o點(diǎn)力臂對o點(diǎn)力矩對a點(diǎn)力臂對a點(diǎn)力矩垂直力水平力自重g10.55.42.46.48 1.087.00 0.251.62 g2(1/2)2.165.42.414.00 0.11 1.54 1.2217.08 土重w1(1/2)1.964.91.78.16 0.68 5.53 2.00716.38 土壓力pa2(1/2)1.74.920.2715.53 1.63 9.03 1.6339.03 28.64 5.53 12.04 9.03 35.08 5.4.5彎道設(shè)計本次設(shè)計基本維持原河床彎道，只對局部地段稍作調(diào)整，并保證彎道半徑不小于倍水面寬。此次河道整治工程設(shè)計共有彎道3處。5.4.5.1彎道橫向水位差計算彎道橫向水位差是水流在彎道內(nèi)作曲線運(yùn)動時，引起的橫斷面上凹岸與凸岸水位之差，計算公式采用水力計算手冊p565公式進(jìn)行計算。 式中：h彎道橫向水位差（m）b彎道水面寬度 (m)r彎道斷面中心線的曲率半徑(m)v斷面中心平均流速（m/s）具體計算見表5-6。5.4.5.2彎道最大沖深值計算計算公式采用水力計算手冊p566公式進(jìn)行計算： 式中：最大沖深值（m）（從水面算起）；計算斷面平均水深（m）；=/b，其中：為過水?dāng)嗝婷娣e（m2） b為河面寬（m）凹岸曲率半徑（m）。具體計算見表5-7。5.4.5.3彎道左右堤長度計算 式中：彎道弧度對應(yīng)的園心角。 r圓弧半徑。具體計算見表5-8。5.4.7其它設(shè)計1、 伸縮縫砌石河堤每50m設(shè)一條伸縮縫，伸縮縫用瀝青木板塞縫。2、堤后排水河堤后設(shè)兩排排水管，分別在離河槽底1.0m、2.0m高處，排水管口設(shè)反濾料。 5.8清淤疏浚工程設(shè)計對河道治理范圍內(nèi)河床進(jìn)行清淤疏浚，清淤疏浚工程遵守了以下原則。1、河道行洪能力達(dá)到20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)。2、設(shè)計河道清淤要盡量與上下游進(jìn)、出口河段平順連接，盡量維持河道自然坡度。不對河道作過多挖填，不過大改變河道自然縱坡。3、對河道內(nèi)部分地段進(jìn)行裁彎取直，疏浚后的河底高程需滿足現(xiàn)有橋梁基礎(chǔ)的防護(hù)。4、對河道內(nèi)已有的但未經(jīng)河道管理部門及防汛部門批準(zhǔn)的影響行洪的建筑物予以拆除。5.9堤頂防洪道路設(shè)計堤頂防洪道路布置在河堤兩側(cè),道路寬5m，長4.8km，先鋪0.2m砂礫石墊層，再現(xiàn)澆c20混凝土0.3m，路面與堤頂同高。5.10安全防護(hù)欄設(shè)計由于堤防兩岸是居民區(qū)，堤防工程較高，為了安全，在堤防工程頂部設(shè)安全防護(hù)欄4.8km。彎道橫向水位差計算表(假定平均流速發(fā)生在斷面中線，比能與斷面為定值時的橫向水位差)表5-6序號樁號h流速v (m/s)v2gv2/g彎曲方向中心線半徑r(m)水面寬b(m)1+b2/12r21/編號10+00020+2100.2873.7614.149.811.44左300601.00330.997 30+2900.4293.7614.149.811.44右200601.00750.993 40+8900.1743.4611.979.811.22右420601.00170.998 彎道最大沖深值計算表表5-7序號樁號沖刷深h (m)hmax (m)hm (m)過水?dāng)嗝婷娣e(m)凹岸水深h1 (m)凸岸水深h2 (m)河面寬 b (m)凹岸半徑 r1(m)備注10+00020+2100.742 2.7822.04122.42.181.96033030+2901.064 3.1042.04122.42.251.836023040+8900.667 3.1672.51502.592.4160450彎道左、右岸壩長度計算表表5-8序號樁號彎道方向性 （凹）彎道中心線長度 （m）凹岸長度 （m）凸岸長度 （m）彎曲角 凹岸半徑 r1（m）凸岸半徑 r2（m）備注10+00020+210左193.63213174.273733027030+290右80.2492.2868.212323017040+890右395.64423.9367.38544503906.工程管理6. 1管理機(jī)構(gòu)為加強(qiáng)河道工程管理，保證河道行洪順暢和工程安全運(yùn)行。根據(jù)水利工程管理單位編制定員試行標(biāo)準(zhǔn)（sl705-81），本工程應(yīng)建立專門的工程管理站，負(fù)責(zé)工程的正常安全運(yùn)行、工程防汛、工程養(yǎng)護(hù)維修、開展綠化等綜合經(jīng)營工作，由*縣水利局和圪洞鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府共同組建管理機(jī)構(gòu)，由專人負(fù)責(zé)對工程進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)。6.2.2工程管理范圍堤防工程外坡腳20米以內(nèi)為工程的管理范圍。使用權(quán)為工程管理單位，管理范圍的邊界線和保護(hù)范圍的邊界線設(shè)置界限標(biāo)志。任何單位和個人不得在其范圍內(nèi)從事任何危害工程安全的任何活動。6.2.3工程觀測根據(jù)河道的水文、氣象等條件，每年汛期都應(yīng)對工程進(jìn)行安全監(jiān)測，對堤防工程應(yīng)進(jìn)行定期和不定期的檢查，檢查險工險段堤岸有無崩塌現(xiàn)象發(fā)生，檢查河床沖刷情況，檢查建筑物基礎(chǔ)有無損壞，檢查河床流路的擺動情況，特別是發(fā)生大洪水等非常情況時，要加大檢查的頻率和力度，及時發(fā)現(xiàn)存在問題，及時上報上級主管部門，及