XX市XX河清水入城工程實(shí)施方案

1、1 概述xx市地處青藏高原東端，為xx省省會所在地，地理位置為東經(jīng)100º52'101º55'，北緯36º31'37º38'，是我省的第一大城市，為全省政治、經(jīng)濟(jì)、文化、交通中心。xx地處青藏高原河湟谷地南北兩山對峙之間，統(tǒng)屬祁連山系，黃河支流湟水河自西向東貫穿市區(qū)。2011年全市常駐人口達(dá)到222.80萬人，城鎮(zhèn)化率達(dá)65.44%。湟水河干流（西川河）、xx河、北川河，分別由西、南、北三個方向匯合于市區(qū)，后東流至小峽口出境，形成東、南、西、北向河川谷地及東北、西北、西南、東南向山嶺十字形谷地。xx市分布在河川兩岸，總面積

2、為350km2，海拔高程21602826m。xx市區(qū)海拔2261m，年平均降水量380mm，蒸發(fā)量1363.6mm，年平均日照為1939.7h，年平均氣溫7.6，最高氣溫34.6，最低氣溫零下18.9，屬高原高山寒溫性氣候。夏季平均氣溫1719，氣候宜人，是消夏避暑勝地，有“中國夏都”之稱。為貫徹省委“生態(tài)立省”的戰(zhàn)略部署，按照“治寧方略，水為大政”的要求，為進(jìn)一步改善城市的人居環(huán)境，提高城市品位,改善市區(qū)水環(huán)境，依據(jù)市委、市政府的要求，2012年我市水務(wù)部門緊緊圍繞“清水入城項(xiàng)目建設(shè)年”的主題，與建設(shè)“生活之城、幸福之城”的大理念相結(jié)合，開展了湟水流域（xx段）綜合治理工作，其中包括對xx河

3、、北川河、西川河城區(qū)河道的綜合治理項(xiàng)目。湟水流域（xx段）的綜合治理工作在注重川、山、水、路、城與自然融合的同時，突出景區(qū)建設(shè)理念，突出河湟文化、昆侖文化和多元文化，業(yè)態(tài)定位以高端休閑、旅游文化、商務(wù)配套為主。本項(xiàng)目是xx河清水入城工程，屬湟水流域（xx段）綜合治理項(xiàng)目的重要組成部分。xx河（xx段）穿越xx市主城區(qū)，其兩岸為xx市繁華的商業(yè)區(qū)及主要的市民休閑區(qū)（麒麟灣與中心廣場）。近年來，由于xx河經(jīng)常出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，使得城區(qū)段河道景觀水體循環(huán)差，水的富營養(yǎng)化程度加劇，使該段河道水草叢生，兩岸蚊蠅滋長，極大影響城區(qū)景觀環(huán)境；另外，由于xx河河道坡降較大，且河床大多為泥質(zhì)板巖地層，沖刷嚴(yán)重，加之

4、上游水土流失嚴(yán)重，致使城區(qū)段已建的多處橡膠壩等景觀河段淤積嚴(yán)重，需定期清淤，不但費(fèi)時費(fèi)力，且增加了地方的財(cái)政負(fù)擔(dān)。臨近的解放渠水中懸移質(zhì)含量大，水質(zhì)差，不能滿足城區(qū)段景觀用水的要求，不宜引入xx河。為了打造美麗、宜居的生活環(huán)境，改善xx市xx河景觀河段生態(tài)用水不足的問題，我市提出了“清水入城”的設(shè)想引大xx水庫發(fā)電水入xx河景觀河段。xx市xx河清水入城工程擬從xx河上游的大xx水庫引水，起點(diǎn)自大xx水庫電站尾水渠末端開始，終點(diǎn)至xx河xx市洪水橋處，引水線路總長19.24km；為改善xx河xx市六一橋至入河口段的生態(tài)景觀，需在此段重建鋼制溢流壩14座，并對該段河道進(jìn)行清淤；多年來xx河xx市

5、六一橋至入河口段的河道清淤對14座橡膠壩壩基造成了局部破壞，因此本次需對橡膠壩壩基進(jìn)行維修。2012年7月受xx市水利局委托，我院承接了xx市xx河清水入城工程實(shí)施方案的設(shè)計(jì)任務(wù)，并于8月初完成了設(shè)計(jì)工作。2012年8月14日，由xx市政府和xx水利局組織xx市發(fā)改委、xx市財(cái)政局、xx市建委、xx市國土局、xx市規(guī)劃局、xx市環(huán)保局、xx工業(yè)園區(qū)管委會、城中區(qū)政府、湟中縣政府等部門，并邀請五位專家對xx市xx河清水入城工程實(shí)施方案進(jìn)行了審查論證，根據(jù)與會領(lǐng)導(dǎo)專家的意見和建議，我院于2012年8月中旬修改完成了xx市xx河清水入城工程實(shí)施方案（報(bào)批稿）。2 水文2.1 流域概況xx河是湟中縣境

6、內(nèi)較大溝道之一，位于xx省東部湟中縣和xx市境內(nèi)，因貫穿xx南部川地而得名，源出湟中縣南部的拉脊山口西北1km處的高地，河源海拔3991m，源流段自西南流向東北，到華山村轉(zhuǎn)向北流，過上新莊水文站舊址直至陽坡臺，以上河段名馬雞溝，以下稱xx河。繼轉(zhuǎn)北流納左岸支流海馬溝后，過原祁家莊水文站舊址轉(zhuǎn)東北流，納右岸支流清水河，經(jīng)總寨鄉(xiāng)至逯家寨村進(jìn)入xx市區(qū)，沿長江路黃河路之間過xx河口水文站，流入湟水。xx河的河長49km，流域面積398km2，平均河寬30m，河床由砂礫石組成，河道落差1766m，河道平均比降20.1，多年平均流量1.27m3/s，年徑流量約0.402億m3。主要支流有海馬溝、清水河、

7、硤門峽溝、平壩溝、紅崖溝等。上游多峽谷，河流進(jìn)入xx市區(qū)，兩岸有防洪堤，河口以上有橡膠溢流堰、排洪涵，年降水量360650mm。大xx水庫位于xx河上游左岸螞蟻溝內(nèi)，為注入式水庫，經(jīng)1：5萬地形圖量算，大xx水庫引水口以上的集水面積為165km2。2.2 氣象項(xiàng)目區(qū)屬內(nèi)陸高原大陸性氣候，其主要?dú)夂蛱卣魇牵憾韭L干燥，夏季短促溫和，秋季涼爽多雨，春季干旱多風(fēng)，冰結(jié)期長，農(nóng)耕短促，光照充足，日照時間長，太陽輻射強(qiáng)，垂直氣候帶變化大。湟中縣氣象站有多年觀測資料，且觀測項(xiàng)目較全，精度較高，可作為項(xiàng)目依據(jù)站。根據(jù)湟中縣氣象站氣象要素統(tǒng)計(jì)結(jié)果：項(xiàng)目區(qū)年平均氣溫05，最熱月（7月）平均氣溫1117，極端最

8、高氣溫29.4，極端最低氣溫-31.7；平均風(fēng)速2.1m/s，最大風(fēng)速20 m/s，年降水量523.0mm，一日最大降水量52.3mm；全年日照時數(shù)2588.3h；日照百分率為58.0%；年平均相對濕度64%；年蒸發(fā)量1315.9mm（E601蒸發(fā)皿）。2.3 水文基本資料xx河曾設(shè)有xx河口水文站，該站于1985年7月設(shè)立，1993年4月上遷1km，更名為xx河口（二）站，2004年4月在其上7km設(shè)臨時斷面測流，2005年5月在基上6.9km設(shè)臨時斷面測流。該站集水面積398km2，控制河長47.9km。觀測項(xiàng)目有流量、泥沙。該站有19862010年實(shí)測資料。xx河以東小xx河1959年6

9、月設(shè)立小xx徑流站，1960年5月基本斷面上遷12km，為小xx（二）站，1962年6月改為水文站，8月基本斷面下遷13km，為小xx（三）站，1971年1月又下遷2km，更名為王家莊水文站。該站集水面積370km2，控制河長42.4km。觀測項(xiàng)目有水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、冰情、岸溫、比降等。王家莊水文站有19632010年的實(shí)測水文資料，這些資料均經(jīng)過xx省水文水資源勘測局的整編和審查，可作為本次水文分析計(jì)算的依據(jù)。xx河口站和王家莊站資料情況見表2-2。 表2-1 水文站水文資料情況表河名站名地理位置集水面積資料年限東經(jīng)北緯（km2）xx河xx河口101°4736°

10、;3839819862010年小xx王家莊101°5636°3337019632000年2.4 徑流2.4.1年徑流大xx水庫引水口以上無水文資料，在其下游有xx河口站，該站于1985年設(shè)站，到目前有二十多年的實(shí)測資料，因受xx河流域內(nèi)的水資源開發(fā)利用的影響，水文站實(shí)測的徑流成果很小，已經(jīng)沒有代表性，而大xx水庫所在的螞蟻溝位于溝道最上游，匯流面積不足1km2，可忽略不計(jì)。本次水文計(jì)算采用徑流深等值線法、年徑流系數(shù)法、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式法和水文比擬法等方法計(jì)算引水口處多年平均年徑流量。（1）徑流深等值線法根據(jù)xx省水資源評價報(bào)告中“1956-2000年多年平均徑流深等值線圖”和湟

11、中縣水資源評價及優(yōu)化配置（已審查）成果，并參證小xx河王家莊站的實(shí)測徑流深和xx河口站天然徑流的徑流深，綜合分析后確定引水口以上流域中心多年平均徑流深為H=185mm，由流域平均徑流深計(jì)算多年平均年徑流量：W=H×F×1000式中：W：多年平均年徑流量，萬m3H：多年平均徑流深，mmF：流域面積，km2計(jì)算得引水口處多年平均流量見表2-2。表2-2 引水口處徑流深等值線法多年平均徑流計(jì)算結(jié)果表 取水口名稱引水口集水面積（km2）165多年平均徑流深（mm）185多年平均流量0.968多年平均徑流量（萬m3）3053（2）徑流系數(shù)法根據(jù)xx省水資源評價報(bào)告中“1956-200

12、0年多年平均降水量等值線圖” 和湟中縣水資源評價及優(yōu)化配置（已審查）成果，查得流域中心多年平均降水量為P=600mm，根據(jù)xx省水文手冊中“多年平均年徑流系數(shù)等值線圖”，查得年徑流系數(shù)a=0.35，用下式計(jì)算多年平均徑流深：H=P×a=210mm計(jì)算得引水口處多年平均流量見表2-3。表2-3 引水口處徑流系數(shù)法多年平均徑流計(jì)算結(jié)果表 取水口名稱引水口集水面積（km2）165多年平均徑流系數(shù)0.35多年平均降水量（mm）600多年平均流量1.10多年平均徑流量（萬m3）3465（3）地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式法采用湟水流域腦山淺山區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式Q=0.025×F0.74，計(jì)算得引水口處多年平均

13、徑流量結(jié)果見表2-4。表2-4 引水口處地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式法多年平均徑流計(jì)算結(jié)果表 取水口名稱引水口集水面積（km2）165多年平均流量1.094多年平均徑流量（萬m3）3449（4）水文比擬法根據(jù)本流域所處的位置，在xx河上設(shè)立有xx河口水文站，該站于1985年設(shè)站，到目前有二十多年的實(shí)測資料，因受xx河流域內(nèi)的水資源開發(fā)利用的影響，水文站實(shí)測的徑流成果很小，已經(jīng)沒有代表性。因此，本次計(jì)算以鄰近流域小xx河王家莊站為參證站，用水文比擬法計(jì)算大xx水庫引水口處多年平均流量。根據(jù)xx省水資源評價報(bào)告中成果，王家莊水文站徑流資料系列延長為19562000年共45年，本次設(shè)計(jì)對王家莊水文站徑流資料系列延長

14、為19562010年共55年，其多年平均天然流量為1.28m3/s。王家莊上游年平均雨量采用紅嶺、垃尕、田家寨、梁家雨量站的平均雨量采用等雨量線法分析計(jì)算，為462.4mm，大xx水庫引水口以上流域面平均雨量為600mm，采用雨量修正的水文比擬法計(jì)算。其計(jì)算公式如下:由上式，計(jì)算得大xx水庫引水口斷面多年平均流量及年經(jīng)流量計(jì)算成果見表2-5：表2-5 大xx水庫引水口處xx河水文比擬法多年平均徑流計(jì)算結(jié)果表名稱流域面積多年平均降水量多年平均流量多年平均徑流量（km2）（mm）（m3/s）（萬m3）王家莊站370462.41.284037大xx水庫引水口1656000.741 23362.4.2

15、徑流成果的采用由上面4種計(jì)算方法成果看，徑流深等值線法和年徑流系數(shù)法結(jié)果相接近，水文比擬法結(jié)果最小，地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式法結(jié)果居中。雖然王家莊站的實(shí)測徑流資料較長，但用水文比擬法推算的大xx水庫引水口處的多年平均徑流量為2336萬m3，徑流深僅為142mm、徑流系數(shù)僅為0.24，不符合該地區(qū)的實(shí)際情況。因此本次計(jì)算采用徑流深等值線法計(jì)算成果作為大xx水庫引水口斷面的設(shè)計(jì)成果。2.4.3徑流成果的合理性分析影響年徑流的主要因素是多年平均降水量、蒸發(fā)量等因素，而影響設(shè)計(jì)年徑流的主要因素是多年平均徑流量、變差系數(shù)和偏態(tài)系數(shù)。后兩項(xiàng)系數(shù)是在xx省水文手冊和xx省地表水資源中已有明確規(guī)定。現(xiàn)只對引水口采用的多年

16、平均徑流作一些分析。根據(jù)xx省水資源評價報(bào)告和xx省水文手冊中的徑流深等值線圖可以看出，大xx水庫引水口以上流域重心處的徑流深為175200mm之間，下游xx河口站的徑流深為135mm。一般認(rèn)為徑流深隨面積增大而減小，而大xx水庫引水口在xx河的中上游，故本此計(jì)算的引水口處的多年平均徑流深185mm是合適的。另外，根據(jù)xx省降水量和蒸發(fā)量的變化特征，隨著海拔的升高，降水量逐漸增大而蒸發(fā)量逐漸減小，反之，隨著海拔的降低，降水量逐漸減小而蒸發(fā)量逐漸增大。故單位面積產(chǎn)水量引水口處大于xx河出口處是合理的。因此，本次計(jì)算成果即引水口處的多年平均流量為0.968m3/s，多年平均徑流量為3053萬m3符

17、合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況是合理的。2.4.4設(shè)計(jì)年徑流及年內(nèi)分配根據(jù)xx省水文手冊年徑流CV等值線圖及年徑流CS/CV分區(qū)圖，確定出水庫及引水口斷面以上流域中心多年平均徑流變差系數(shù)CV值為0.500.60之間，CS/CV=2.5。根據(jù)實(shí)地調(diào)查，大xx水庫引水口以上流域的下墊面條件及產(chǎn)匯流條件與鄰近流域王家莊站基本相似，故引水口斷面處設(shè)計(jì)徑流參數(shù)Cv、Cv/Cs值依據(jù)xx省水文手冊中年徑流Cv等值線圖及Cs/Cv分區(qū)圖，并參考王家莊站成果，綜合確定Cv=0.5，Cv/Cs=2.5，計(jì)算得引水口斷面不同保證率下的設(shè)計(jì)徑流成果，結(jié)果見表2-6。表2-6 引水口處不同保證率下的設(shè)計(jì)徑流成果表斷面名稱集水面積（

18、km2）P(%)平均255075CvCs/cv王家莊站370Qp1.281.551.130.850.463.5W4037488735602680大xx水庫引水口165Qp0.9681.180.8350.6170.53.5W3053371226341944 引水口處徑流的年內(nèi)分配以王家莊站的設(shè)計(jì)年徑流所對應(yīng)的典型年年內(nèi)分配百分比過程為模型，采用同倍比縮放推求引水口處設(shè)計(jì)徑流年內(nèi)分配。大xx水庫引水口處設(shè)計(jì)徑流年內(nèi)月分配結(jié)果見表2-7。表2-7 大xx水庫引水口處設(shè)計(jì)年徑流月分配成果表 頻率項(xiàng)目 月123456789101112年25%分配系數(shù)（%）0.46 0.34 0.17 8.98 4.95

19、 7.41 14.9 27.4 14.0 12.5 7.24 1.74 100 徑流量（萬m3）17.0 12.8 6.4 333.3 183.6 275.1 551.6 1016 519.7 463.0 268.7 64.5 3712流量（m3/s）0.064 0.053 0.024 1.29 0.686 1.06 2.06 3.79 2.01 1.73 1.04 0.241 1.18 50%分配系數(shù)（%）0.99 1.04 0.77 8.71 6.63 9.38 18.6 22.3 9.19 13.5 7.03 1.81 100 徑流量（萬m3）26.0 27.4 20.4 229.5 1

20、74.7 247.0 491.2 586.6 242.1 356.5 185.3 47.7 2634流量（m3/s）0.097 0.113 0.076 0.885 0.652 0.953 1.83 2.19 0.934 1.331 0.715 0.178 0.835 75%分配系數(shù)（%）4.43 3.17 1.65 16.0 7.32 11.2 9.39 4.96 12.1 18.4 8.97 2.46 100 徑流量（萬m3）86.2 61.6 32.2 310.6 142.3 216.9 182.7 96.5 234.7 358.5 174.5 47.9 1944流量（m3/s）0.322

21、 0.255 0.120 1.198 0.531 0.837 0.682 0.360 0.905 1.339 0.673 0.179 0.617 2.4.5河道基流量河道基流量的計(jì)算通常采用多年平均徑流量的10%20%計(jì)算河道應(yīng)維持的最小流量。由于xx河上游植被較好，降雨豐沛，因此本次計(jì)算引水口斷面處多年平均流量的20%作為河道應(yīng)維持的最小流量，河道應(yīng)維持的最小流量成果見表2-8。表2-8 河道基流量計(jì)算成果表斷面名稱集水面積(km2)均值基流流量（m3/s）徑流量（萬m3）流量（m3/s）徑流量（萬m3）大xx水庫引水口1650.968 3053 0.194 611 2.5洪水2.5.1暴雨

22、洪水特性xx河的洪水特性與xx省一般河流的洪水特性一樣，都有春汛和夏汛，年最大洪水大多發(fā)生在夏汛期間。春汛是由冰雪融化而成，其流量大小決定于冬春季降雪積冰的多少和春汛期間的溫度高低。春汛來臨的時間，決定于氣溫回升的早晚，洪峰流量一般較小，其徑流量占年徑流量的15%左右。夏汛發(fā)生在69月，由暴雨形成，較大洪水都發(fā)生在這四個月，其徑流量占年徑流量的60%左右。由于暴雨強(qiáng)度大、歷時短、籠罩面積小，這就決定了洪水特性是陡漲陡落，歷時短。同時，由于氣候干旱，降水量不大，決定了基流甚微。 2.5.2歷史洪水調(diào)查成果據(jù)xx省洪水調(diào)查及水文分析資料(第一冊)，湟水xx河沒有歷史洪水調(diào)查資料，與xx河臨近的鐵騎

23、溝流域，在曹家溝xx下十里鋪地區(qū)于1928年、1970年8月7日都發(fā)生了特大洪水，可以肯定，這兩場洪水是上個世紀(jì)該區(qū)域所發(fā)生的兩次特大洪水。初步確定其重現(xiàn)期為百年一遇、五十年一遇。詳細(xì)資料見表2-11。表2-11 湟水鐵騎溝歷史洪水成果表水系河名調(diào)查地點(diǎn)集水面積( km2)洪水發(fā)生時間洪峰 流量(m3/s)洪峰模數(shù)(m3/s.km2)調(diào)查日期計(jì)算方法可靠度備 注湟水鐵騎溝兩寧市下十里鋪94.019283541958.6比降尚可靠1970.8.72082.2131970.10比降可靠2.5.3xx河設(shè)計(jì)洪水（1）xx河設(shè)計(jì)洪水分析根據(jù)本流域所處的位置，在xx河上設(shè)立有xx河口水文站，該站于198

24、5年設(shè)站，到目前有二十多年的實(shí)測資料，已經(jīng)沒有代表性。根據(jù)xx河口水文站的實(shí)測洪水，其多年平均洪峰模數(shù)僅為0.361m3/s.km2,與臨近流域和區(qū)域的洪峰模數(shù)相比明顯偏小。而臨近流域小xx河流域有王家莊水文站，有52年實(shí)測洪水資料（19592010年），控制流域面積為370km2，根據(jù)水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范（SL44-2006）的要求，設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算，以王家莊水文站為參證站，采用地區(qū)綜合法進(jìn)行計(jì)算。采用公式：式中：Q設(shè)設(shè)計(jì)斷面的洪峰流量（m3/s）；Q王王家莊水文站的洪峰流量（m3/s）；F設(shè)設(shè)計(jì)斷面的面積（km2）；F王王家莊水文站的面積（km2）。對于n值得確定，選擇湟水流域支流（

25、西納川水文站、藥水河董家莊水文站、沙塘川南門峽水文站、引勝溝八里橋水文站和小xx王家莊水文站）點(diǎn)繪的5個水文站點(diǎn)設(shè)計(jì)洪峰流量與面積雙對數(shù)關(guān)系（見圖2-2），同步資料系列為19562000年，率定的面積指數(shù)n=0.6。另外根據(jù)xx省湟中縣盤道水庫灌溉工程（樞紐部分）初步設(shè)計(jì)報(bào)告（黃委設(shè)計(jì)院，2002年7月）面積指數(shù)n也為0.6。所以本次設(shè)計(jì)n值取0.6。計(jì)算出不同頻率設(shè)計(jì)洪峰流量成果詳見下表2-12。表2-12 設(shè)計(jì)洪峰流量成果表（地區(qū)綜合法） 單位：m3/s名稱集水面積（km2）均值頻率（%）12510王家莊站37055.7253211156117xx河39858.2 264 220 163

26、122 圖2-1 洪峰流量-面積對數(shù)關(guān)系圖（2）xx河設(shè)計(jì)洪水成果采用在xx市人民政府批準(zhǔn)的xx市城市總體規(guī)劃中，北川河百年一遇洪峰流量為570m3/s，xx河為380m3/s。關(guān)于xx河的設(shè)計(jì)洪水，xx省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院和xx省水文水資源勘測局曾進(jìn)行過多次計(jì)算，由于存在的因素比較多，其計(jì)算結(jié)果差別較大，也存在較大爭議。考慮到工程防洪安全以及xx河的防洪工程建設(shè)現(xiàn)狀，xx河的設(shè)計(jì)洪水仍采用xx市人民政府批準(zhǔn)的xx市城市總體規(guī)劃中的設(shè)計(jì)成果，百年一遇洪水為380m3/s。2.6泥沙2.6.1 泥沙來源湟水流域的泥沙主要來源是69月伏汛期間洪水夾帶的泥沙，在降水產(chǎn)流過程中，沖刷地表沙土帶入河

27、道形成，尤其是由暴雨或大雨形成的洪水所夾帶的泥沙更多；其次為春汛期間的泥沙，主要系融冰雪和降雨產(chǎn)流過程所形成，其過程大體是：隨著春季氣溫的回升，沿河兩岸積冰雪開始融化，漸至腦山地區(qū)，加上流域內(nèi)降雨雪在產(chǎn)匯流過程中沖刷經(jīng)過冬季低溫風(fēng)化的地表沙土和將冬季大風(fēng)沙集積在冰上，雪上的泥土帶入河道。湟水流域降水量主要集中在69月，因而此時河道來沙量也占全年的85%左右，含沙量也最大，降水強(qiáng)度與來沙量也有正相關(guān)關(guān)系；春汛期的輸沙量、含沙量較小。2.6.2 泥沙分析計(jì)算據(jù)實(shí)測資料統(tǒng)計(jì)，湟水流域主要水文站多年平均含沙量、輸沙量及侵蝕模數(shù)等的變化見表2-13。表2-13 湟水流域主要站泥沙特征值統(tǒng)計(jì)表項(xiàng)目站名集水

28、面積（Km2)多年平均含沙量（Kg/m3)多年平均輸沙量（萬t）侵蝕模數(shù)（t/km2)石崖莊30831.953.6173.9橋頭27740.6640.5146xx90223.25328.6364.2王家莊37016.656.91516大xx水庫所在的東、西溝流域?qū)贉\山腦山地區(qū)，海拔在2600m以上。取水口以上流域自然植被較好，植被密度約80%。根據(jù)xx省水文手冊的“多年平均侵蝕模數(shù)等值線圖”查得流域多年平均侵蝕模數(shù)為1000t/km2；另外根據(jù)xx省水資源評價報(bào)告的“多年輸沙模數(shù)分區(qū)圖”查得流域所在區(qū)域多年平均侵蝕模數(shù)為10002000t/km2，臨近流域王家莊站多年平均侵蝕模數(shù)為1516t/

29、km2。本次設(shè)計(jì)直接采用王家莊站的多年平均侵蝕模數(shù)1516t/km2，計(jì)算水庫引水口處和xx河的多年平均懸移質(zhì)輸沙量，推移質(zhì)的計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，采用懸移質(zhì)的百分?jǐn)?shù)考慮，根據(jù)北方河流特點(diǎn)，選用的百分?jǐn)?shù)為20%。計(jì)算成果見表2-14。表2-14 泥沙計(jì)算成果表斷面名稱流域面積（km2）多年平均輸沙模數(shù)（t/km2）懸移質(zhì)輸沙量 （萬t）推移質(zhì)輸沙量（萬t）輸沙量（萬t）xx河398151660.3 12.172.4 大xx水庫引水口165151625.0 5.030.0 3 工程地質(zhì)3.1地形地貌特征工程區(qū)地處xx盆地邊緣，位于xx市盆地南部的低山丘陵區(qū)，相對高差100200m，河谷呈寬闊的“U”型，

30、區(qū)內(nèi)海拔高程22502600m，xx河河谷寬達(dá)18002200m。兩岸發(fā)育有不對稱的三級階地，階面平坦開闊，多具二元結(jié)構(gòu)，其中一、二級階地為基座階地、三級階地為堆積階地?，F(xiàn)代河道受人為改造擺動極不穩(wěn)定，河床比降7，地勢由南向北緩傾。3.2地層巖性工程區(qū)位于xx盆地河谷地帶，區(qū)內(nèi)巖性較為單一，第四系地層分布廣泛，主要為上更新統(tǒng)及全新統(tǒng)的河相沉積物。上更新統(tǒng)河相沉積主要分布在級河流階地上，由下部砂礫石層和上覆黃土組成，下覆下第三系粘土巖。全新統(tǒng)的河相沉積物由河流、級階地沖積砂卵石層和上部砂質(zhì)粉土及河漫灘沖積砂卵石層組成，下覆下第三系暗紅色夾青灰色粘土巖、砂質(zhì)粘土巖，為工程區(qū)的主要地層構(gòu)成，現(xiàn)分述如

31、下。（1）第四系上更新統(tǒng)（Q3）沖洪積砂礫石，主要分布在xx河兩岸級階地黃土狀粉質(zhì)壤土之下，青灰色、灰黃色，具明顯的水平層理，卵礫石磨圓較好，多呈圓狀，一般粒徑520cm，最大粒徑30cm，成分主要以變質(zhì)砂巖、石英巖、灰?guī)r、花崗巖為主，結(jié)構(gòu)中密-密實(shí)，部分砂礫石夾膠結(jié)層，主要為鈣質(zhì)膠結(jié)，砂礫石厚度一般1530m。（2）第四系全新統(tǒng)（Q4）沖洪積砂礫石，主要分布在xx河兩岸、階地及現(xiàn)代河床及河漫灘，表層為一般黃土狀粉質(zhì)壤土、砂質(zhì)粉土，多呈二元結(jié)構(gòu)，具明顯的水平層理，下部卵礫石磨圓較好，多呈圓狀，一般粒徑520cm，最大粒徑35cm，成分主要以變質(zhì)砂巖、石英巖、花崗巖為主，結(jié)構(gòu)稍密-密實(shí)。砂礫石厚

32、度一般為0.515m，其中現(xiàn)代河床砂礫石層厚度較小，厚度0.58m。（3）第四系全新統(tǒng)（Q4）沖積黃土狀粉質(zhì)壤土及砂質(zhì)粉土，主要分布在xx河兩岸階地表層，土黃色，土質(zhì)均一，稍濕，結(jié)構(gòu)松散-稍密，一般厚度0.52m。（4）人工堆積素填土及雜填土：素填土分布在xx河兩岸河堤，其成分主要為新建河堤填筑砂礫石，結(jié)構(gòu)密實(shí)；此外尚有部分雜填土，主要為建筑垃圾和生活垃圾。3.3地質(zhì)構(gòu)造與地震xx市位于祁連山褶皺帶中生代斷陷盆地中部，大地構(gòu)造單元上屬青藏高原隆起帶的東北邊緣的一部分。xx盆地以北為大坂山斷裂帶，南部為拉脊山斷裂帶，以西為日月山斷裂帶。xx盆地基底形成于前震旦的劇烈構(gòu)造運(yùn)動。燕山運(yùn)動以來，隨著青

33、藏高原整體隆起，盆地輪廓逐漸形成。自第三系以來，青藏高原繼續(xù)上升和xx盆地的相對沉降，盆地沉積了厚層的紅色巖系。喜山運(yùn)動中使盆地巖系普遍發(fā)生褶皺，下更新世以來廣泛遭受剝蝕，隨著間歇性抬升作用，則形成了當(dāng)今的河谷深切地貌景觀。根據(jù)1：20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告（xx幅），場內(nèi)無區(qū)域性斷裂構(gòu)造，處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)國家技術(shù)監(jiān)督局2001年2月2日發(fā)布的1/400萬中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖和中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖，工程區(qū)地震動峰值加速度為0.10g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45s，相應(yīng)的地震基本烈度為度。3.4水文地質(zhì)條件（1）水文地質(zhì)特征，工程區(qū)內(nèi)廣泛分布第四系松散堆積物，結(jié)構(gòu)松散-中密

34、，地下水以潛水的形式貯存在砂礫石中，地下水埋深不等，河漫灘、級階地埋深為0.33.0m，底部第三系粘土巖為相對隔水層。根據(jù)地下水出露情況調(diào)查及補(bǔ)給情況分析，地下水的補(bǔ)排、運(yùn)移特征與所處地貌關(guān)系較大，貯存于兩岸階地內(nèi)的潛水主要是地下水補(bǔ)給河水，一般受大氣降水及丘陵區(qū)溝道內(nèi)地表水流補(bǔ)給，經(jīng)徑流后最終以泉水形式排出或直接補(bǔ)給河水。河谷中的孔隙潛水具有埋藏淺，滲透性強(qiáng)特點(diǎn)。（2）水質(zhì)：本階段共在工程區(qū)取水樣4組，分別為引水口渠水、引水口地下水、xx河河水、出水口河水。水中游離CO2含量0，侵蝕性CO2含量0；CO32-含量12.86mg/l；HCO3-含量3.974.61mmol/l；CL-含量為2.

35、785.55mg/l；SO42-含量172.33212.10mg/l；Ca2+含量82.97105.09mg/l；Mg2+含量為40.2450.30mg/l；PH為8.128.30；總硬度為400.56469.62mg/l；總堿度209.23241.42mg/l；礦化度445.45456.40mg/l。水化學(xué)分析成果一覽表（見表3-1），環(huán)境水腐蝕判定標(biāo)準(zhǔn)與水質(zhì)分析對比表（見表3-2）。表3-1 水化學(xué)分析成果一覽表表3-2 環(huán)境水對混凝土腐蝕性判定標(biāo)準(zhǔn)腐蝕性類型腐蝕性特征判定依據(jù)腐 蝕程 度界限指數(shù)分析結(jié)果腐蝕性評 價分解類溶出型HCO3-含量（mmol/L）無腐蝕HCO3->1.07

36、3.97-4.61無腐蝕弱腐蝕HCO3->0.7中等腐蝕HCO3-0.7強(qiáng)腐蝕-一般酸性型PH值無腐蝕PH>6.58.12-8.30無腐蝕弱腐蝕6.5PH>6.0中等腐蝕6.0PH>5.5強(qiáng)腐蝕PH5.5碳酸型侵蝕性CO2含量(mg/L）無腐蝕CO2<150無腐蝕弱腐蝕15CO2<30中等腐蝕30CO2<60強(qiáng)腐蝕CO260分解結(jié)晶復(fù)合類硫酸鎂型Mg2+含量（mg/L）無腐蝕Mg2+<100040.24-50.30無腐蝕弱腐蝕1000Mg2+<1500中等腐蝕1500Mg2+<2000強(qiáng)腐蝕2000Mg2+<3000結(jié)晶類硫酸鹽

37、型SO42-含量（mg/L）無腐蝕SO42-<250172.33-212.10無腐蝕弱腐蝕250SO42-<400中等腐蝕400SO42-<500強(qiáng)腐蝕500SO42-<1000根據(jù)水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范（GB50487-2008）中附錄L環(huán)境水對混凝土腐蝕性評價標(biāo)準(zhǔn)判定，該水對混凝土無腐蝕性。3.5不良物理地質(zhì)現(xiàn)象工程區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)作用不發(fā)育，根據(jù)地質(zhì)調(diào)查，區(qū)內(nèi)存在的主要不良地質(zhì)現(xiàn)象為區(qū)內(nèi)凍土現(xiàn)象。凍土：工程區(qū)位于青藏高原東部，季節(jié)性凍土發(fā)育。根據(jù)中國季節(jié)性凍土標(biāo)準(zhǔn)凍深線圖及xx省有關(guān)氣象資料，工程區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍深為1.23m。3.6引水線路工程地質(zhì)分段評價xx市xx河清水

38、入城工程擬從xx河上游的大xx水庫引水，起點(diǎn)自大xx水庫電站尾水渠開始，末端至xx河xx市解放渠跨河處。渠首始于xx河級階地，向北東方向沿xx河伴河下行，引水線路全長19.24km。引水線路所經(jīng)地貌主要有級階地、河漫灘和人工填筑河堤。引水線路上游段（引水口至王斌堡）布置于xx河左岸級階地，階地面開闊平坦，高于河床 1.02.0m，階面寬2050m，沿河左岸呈長條形展布，現(xiàn)多為耕地，表層為0.30.5m耕植土，下為第四系全新統(tǒng)沖洪積砂礫石層，厚度0.53m，底部為下第三系粘土巖。建議管線基礎(chǔ)至于粘土巖或砂礫石層，管線埋深取1.92.5m。引水線路中游段（王斌堡至城南新區(qū)收費(fèi)站大橋）布置xx河左岸

39、河漫灘，沿新建公路路基邊坡根部下行，表層為第四系沖洪積砂礫卵石層，砂礫石厚度36m，顆粒組成：卵石含量17.6%27.6%，平均22.7%，礫石含量54.2%64.3%，平均58.7%,砂粒含量10.2%15.4%,平均12.2%,含泥量5.7%7.2%，平均6.4%，卵礫石磨圓較好，多呈圓狀，一般粒徑520cm，最大粒徑30cm，成分主要以變質(zhì)砂巖、石英巖、灰?guī)r、花崗巖為主，結(jié)構(gòu)中密-密實(shí)，其中底部卵石含量較高，含泥量較高。底部為下第三系粘土巖。建議管線基礎(chǔ)置于砂礫石層，管線埋深取1.92.5m。引水線路下游段（城南新區(qū)收費(fèi)站大橋至xx河解放渠）布置于xx河新建河堤，河堤地形平緩，地層巖性表

40、層為人工填筑素填土，主要為砂礫石層，厚度23m，底部為第四系沖洪積砂礫石層，厚度35m。此外引水線路尚有零星雜填土分布，多為建筑垃圾，生活垃圾，建議清除。管線基礎(chǔ)置于砂礫石層，管線埋深取1.92.5m。3.7天然建筑材料根據(jù)設(shè)計(jì)該工程所需混凝土用砂礫石料較少，可用沿線砂礫石開挖料，根據(jù)試驗(yàn)顆分資料：卵石含量17.6%27.6%，平均22.7%，礫石含量54.2%64.3%，平均58.7%，砂粒含量10.2%15.4%，平均12.2%，含泥量5.7%7.2%，平均6.4%，成分主要以變質(zhì)砂巖、石英巖、灰?guī)r、花崗巖為主，針片狀含量4.3%11.1%，平均8.47%；粒度模數(shù)6.887.04，不均一

41、系數(shù)44.4685.56，平均64.7，曲率系數(shù)2.254.07，平均3.1。粗骨料(1505mm)：礫石含量73.679.3%,平均75.6%.，表觀密度2.73-2.78g/cm3，吸水率0.32%0.69%，平均0.45%，含泥量0.85%2.28%，平均1.42%，軟弱顆粒含量微量，硫酸鹽及礦化物含量0.17%0.22%，平均0.20%，粒度模數(shù)7.357.30，平均7.38。混凝土粗骨料成果見表3-4。各項(xiàng)指標(biāo)中除含泥量偏大外，其余指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求，用前必須洗泥，混凝土粗骨料質(zhì)量指標(biāo)對比見表3-3。細(xì)骨料(<5mm)：含砂量為14.4%19.6%，平均17.5%，含泥量18

42、.6%27%，平均24%，云母含量微量，細(xì)度模數(shù)洗前2.102.69，平均2.35，洗泥后2.883.31，平均3.09，平均粒徑0.390.43，平均0.41，硫酸鹽及硫化物含量0.1%0.14%，平均0.21%，水溶鹽含量0.38%0.52%，平均0.43%，混凝土細(xì)骨料成果見表3-5。各項(xiàng)指標(biāo)中除含泥量偏大外，其余指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求，用前必須洗泥。混凝土細(xì)料質(zhì)量指標(biāo)對比見表3-6。表3-3 混凝土粗骨料質(zhì)量指標(biāo)對比表序號項(xiàng)目指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果（平均值）簡評1表觀密度2.55g/cm32.76 g/cm3合格2堆積密度1.50g/cm31.70 g/cm3合格3吸水率2.5%0.45%合格4含

43、泥量1%1.42%不合格5硫酸鹽含量0.5%0.22%合格6有機(jī)質(zhì)含量淺于標(biāo)準(zhǔn)色淺于標(biāo)準(zhǔn)色合格7針片狀含量15%8.5%合格8粒度模數(shù)6.25-8.3為宜7.38合格17混凝土粗骨料成果表3-4取樣位置試樣編號顆粒組成(%)密 度(g/cm3)表觀密度(g/cm3)吸水率(%)含礫率(%)含泥量(%)針片狀含量(%)軟弱顆粒含量(%)硫酸鹽及硫化物含量(%)粒度模數(shù)150-8080-4040-2020-5天然礫石混合堆積礫石分級堆積150-8080-4040-2020-5南川河階地NS-0110.224.320.418.71.691.391.431.512.780.3273.61.1511.1

44、微量0.227.35NS-029.731.020.118.51.681.431.451.472.770.3579.30.8510.0微量0.177.40NS-0310.928.519.515.01.721.501.481.462.730.6973.12.284.3微量0.227.38最大值10.931.020.418.71.721.501.481.512.780.6979.32.2811.1微量0.227.40最小值9.724.319.515.01.681.391.431.462.730.3243.60.854.3微量0.177.35平均值10.327.920.017.41.701.441.4

45、51.482.760.4575.61.428.5微量0.227.38混凝土細(xì)骨料成果表3-5取樣位置試樣編號顆粒組成 (%)表觀密度(g/cm3)堆積密度(g/cm3)含砂率(%)細(xì)度模數(shù)平均粒徑含混量<0.08云母含量(%)有機(jī)質(zhì)含量比色法水溶鹽含量硫酸鹽及硫化物含5.0-2.52.5-1.251.25-0.360.63-3.3153.315-0.16<0.16洗泥前洗泥后(mm)(%)(%)(%)南川河階地NS-015.42.34.63.52.77.92.701.5518.62.263.070.4026.5微量淺于標(biāo)準(zhǔn)色0.400.10NS-023.41.83.82.82.26

46、.72.731.6014.42.102.880.3927.0微量淺于標(biāo)準(zhǔn)色0.380.10NS-037.22.84.73.22.55.72.731.6119.62.693.310.4318.6微量淺于標(biāo)準(zhǔn)色0.520.14最大值7.22.84.73.52.77.92.731.6119.62.693.310.4327.0微量淺于標(biāo)準(zhǔn)色0.520.14最小值3.41.83.82.82.25.72.701.5514.42.102.880.3918.6微量淺于標(biāo)準(zhǔn)色0.380.10平均值5.32.34.43.22.56.82.721.5917.52.353.090.4124.0微量淺于標(biāo)準(zhǔn)色0.430

47、.11表3-6 混凝土細(xì)骨料質(zhì)量指標(biāo)對比表序號項(xiàng)目指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果（平均值）簡評1表觀密度2.55g/cm32.72g/cm3合格2堆積密度1.50g/cm31.59g/cm3合格3云母含量2%微量合格4含泥量3%24.0%不合格5硫酸鹽含量1%0.11%合格6有機(jī)質(zhì)含量淺于標(biāo)準(zhǔn)色淺于標(biāo)準(zhǔn)色合格7細(xì)度模數(shù)2.5-3.5為宜洗泥后3.09合格8平均粒徑0.36-0.50為宜洗泥后0.41合格3.8結(jié)論及建議（1）工程區(qū)范圍內(nèi)，地形、巖性較為單一，地層結(jié)構(gòu)簡單，受地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動影響輕微，無大的危害工程的斷裂存在，區(qū)域上屬相對穩(wěn)定地塊。根據(jù)國家技術(shù)監(jiān)督局2001年2月2日發(fā)布的1/400萬中國地震動參數(shù)區(qū)

48、劃圖，工程區(qū)地震動峰值加速度為0.10g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45s，相應(yīng)的地震基本烈度為度。（2）根據(jù)中國季節(jié)性凍土標(biāo)準(zhǔn)凍深線圖及xx省有關(guān)氣象資料，工程區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍深為1.23m，擬建管道直徑560mm，建議引水管線埋深取1.92.5m。（3）工程區(qū)地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙潛水，河漫灘、級階地地下水埋深為0.34m，根據(jù)水樣分析，水化學(xué)類型為：HCO3·SO4-Ca·Mg、 SO4·HCO3-Na·Ca型水，工程區(qū)管線引水、河水及地下水對混凝土不具腐蝕性。（4）工程區(qū)主要為河谷堆積地貌和人工堆積地貌，引水線路布置于xx河左岸級階地、河漫灘

49、及新建人工填筑河堤。（5）引水線路主要地層為第四系全新統(tǒng)沖洪積層，上游段布置于xx河左岸級階地，階地具明顯的二元結(jié)構(gòu)，表層為薄層耕植土，厚0.31.0m，底部為砂礫石層，厚度0.53m，下伏下第三系粘土巖。下游段布置于xx河河漫灘及左岸新建河堤，地層巖性為沖洪積砂礫石層，厚度36m，下伏下第三系粘土巖。（6）砂礫石天然密度1.982.22g/cm3，天然干密度1.932.13g/cm3 ，結(jié)構(gòu)中密-密實(shí)，砂礫石層滲透系數(shù)為16.5950.36m/d，屬中等-強(qiáng)透水。（7）沖洪積砂礫石層力學(xué)性質(zhì)較好，為良好的管道持力層，砂礫石允許承載力為350400kPa，內(nèi)摩擦角為32°34

50、6;，變形模量為3540MPa。（8）引水口建筑物下伏基巖埋藏較淺，粘土巖埋深0.5m左右，強(qiáng)風(fēng)化層厚度0.51.0m，建議選擇弱風(fēng)化層作為基礎(chǔ)持力層，該粘土巖天然密度為2.352.50g/cm3，單軸飽和抗壓強(qiáng)度小于10MPa，允許承載力強(qiáng)風(fēng)化巖體為500kPa，弱風(fēng)化巖體為800kPa。引水口地下水位較淺，埋深0.5m左右，施工期應(yīng)做好基坑排水工作。（9）管線臨河位置較近處，設(shè)計(jì)時應(yīng)充分考慮管道基礎(chǔ)和地基的防沖刷問題。（10）管線通過建（構(gòu)）筑物（公路、橋梁、民房、管線、電纜線）段，施工時應(yīng)采取保護(hù)措施，以保證不影響已建建筑物的安全。通過新建河堤段與污水管道并行，施工時需引起足夠的重視，此

51、外尚應(yīng)做好管道減壓井等構(gòu)筑物的防滲防污工作。（11）工程區(qū)引水線路開挖段分布有豐富的砂礫石料，可做混凝土骨料，開采條件好，儲量滿足工程需求，除骨料含泥量超標(biāo)外，其余指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求。4 工程建設(shè)的任務(wù)與規(guī)模4.1工程現(xiàn)狀xx河（xx段）自南向北穿越xx市城區(qū)，在xx市區(qū)匯入湟水河，市區(qū)內(nèi)流程約8km。xx河（xx段）因位于xx市主城區(qū)，局部河段已經(jīng)過整治，主要為2005年竣工的xx市xx河治理工程，其主要建設(shè)內(nèi)容為：在3.34km的河段修建主副河槽，并修建兩側(cè)砼排洪涵，為充分利用水體改善、美化環(huán)境，在該段河道上修建了14座橡膠滾水壩。目前，由于該工程已運(yùn)行7年之久，在美化城市環(huán)境、促進(jìn)地區(qū)

52、旅游事業(yè)的發(fā)展等方面發(fā)揮了積極的作用，但由于xx河上游用水量增加，河道近年來經(jīng)常出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，使得xx城區(qū)段河道景觀水體循環(huán)差，水的富營養(yǎng)化程度加劇，使該段河道水草叢生，兩岸蚊蠅滋長，極大影響城區(qū)景觀環(huán)境，水生生物特別是藻類大量繁殖，極大影響城區(qū)景觀；另外，由于xx河上游兩岸水土流失嚴(yán)重，大量泥沙沉積至xx景觀河段，極大的影響xx河xx段的正常泄洪，需定期清淤，且清淤投資和難度都比較大，清淤頻繁。4.2大xx水庫運(yùn)行情況大xx水庫位于xx市南22km處的螞蟻溝內(nèi)，距湟中縣城魯沙爾鎮(zhèn)0.5km，水庫自xx河的東河與西河引水，設(shè)計(jì)引水流量2.0m3/s，設(shè)計(jì)灌溉面積4100hm2（61500畝），水庫總庫容1150×104m3，調(diào)節(jié)庫容1140×